JP4194003B2

JP4194003B2 - 導光板、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置

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Publication number: JP4194003B2
Application number: JP27263098A
Authority: JP
Inventors: 和正大角
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP2000100229A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置に関し、例えば反射型液晶表示パネルにより液晶表示装置を構成する場合等に適用することができる。本発明は、導光板の出射機能面に形成する複数の突起について、入射面側で側面が出射機能面と接続される部位に比して、これと逆側で側面が出射機能面と接続される部位で板厚が増大するように、突起の入射面側と逆側とで段差を形成することにより、液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を供給することができる導光板と、この導光板を使用したサイドライト型面光源装置、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を提案する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、いわゆる反射型液晶表示装置においては、外来光を利用して液晶表示パネルを照明することにより、いわゆる透過型の液晶表示装置に比して消費電力を低減できるようになされている。
【０００３】
このような反射型液晶表示装置は、別途光源から照明光を供給することにより、外来光の光量が不足する例えば夜間においても表示画像を明瞭に目視できるようにする方法が提案されており、このような光源として、例えば図１５に示すような構成のフロントライト型のサイドライト型面光源装置が提案されている（特開平１０−１４２６０１号公報）。
【０００４】
すなわちこのフロントライト型のサイドライト型面光源装置１は、反射型液晶表示パネル２の表示面側に導光板３が配置され、この導光板３の側方に一次光源４が配置される。ここで１次光源４は、例えば蛍光ランプ５の周囲をリフレクタ６で囲って形成され、リフレクタ６の開口側より導光板３の端面（以下入射面と呼ぶ）３Ａに照明光Ｌを入射する。
【０００５】
導光板３は、透明部材である例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂）を射出成形して平板形状に形成され、液晶表示パネル側の面（以下裏面と呼ぶ）３Ｂとこの裏面３Ｂに対向する面（以下表面と呼ぶ）３Ｃとで反射を繰り返させながら入射面３Ａより入射した照明光Ｌを伝搬する。さらに導光板３は、裏面３Ｂに、裏面３Ｂとほぼ垂直な面３Ｆと裏面３Ｂとほぼ平行な面３Ｇとによる突起３Ｅが、この紙面と垂直な方向に延長するように複数（多数）形成され、符号Ａにより部分的に拡大して示すように、この突起３Ｅに入射した照明光Ｌを裏面３Ｂとほぼ垂直な面３Ｆにより折り曲げて液晶表示パネル２に向けて出射する。
【０００６】
これによりこのサイドライト型面光源装置１は、導光板３を透過させて液晶表示パネル２に外来光を供給し、外来光の光量が不足する場合には、一次光源４を点灯させて、この一次光源４による照明光Ｌを液晶表示パネル２に供給するようになされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のサイドライト型面光源装置１において、液晶表示パネルの表示に適した指向性により照明光を供給することが求められる。すなわち反射型液晶表示パネルでは、外来光の反射を利用して表示画像を視認するという構造であるため、最適な反射光が得られる方向から外来光を入射させることが必要とされる（例えばパネル面の法線方向に対して３０度の角度範囲内にある光など）。
【０００８】
ところが従来のサイドライト型面光源装置においては、裏面３Ｂの法線に対して大きな角度で多くの照明光が出射され、これにより液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を供給できない問題があった。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を供給することができる導光板と、この導光板を使用したサイドライト型面光源装置、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を提案しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
また請求項１に係る発明においては、照明光を入射するための入射面と、照明光を出射し得る機能を持つ出射機能面とを有する導光板であって、出射機能面に複数の突起を形成すると共に、１つの突起においては、先の入射面側でこの突起の側面が出射機能面と接続される部位に比して、先の入射面とは逆側においてこの突起の側面が出射機能面と接続される部位で板厚が増大するように、先の突起の入射面側と、この入射面の逆側とで段差を形成する。また隣接する突起間の全部または一部においては、入射面側の板厚に比して、入射面側とは逆側の板厚が薄くなり、突起間に形成される面が傾くように形成する。
【００１５】
請求項１に係る構成によれば、１つの突起においては、先の突起の入射面側と、この入射面側とは逆側の段差により、この逆側の面に対して大きな入射角で到来する照明光のみを選択的にこの逆側の面に入射することができ、その分導光板から照明光を小さな出射角により出射することができる。また隣接する突起間の全部または一部においては、突起間に形成される面が傾くように形成されて、内部を伝搬する照明光を無駄なく利用することができる。
【００１６】
また請求項２に係る発明においては、請求項１に係る構成において、先の突起が、柱形状であるようにする。
【００１７】
請求項２に係る構成によれば、突起が柱形状であることにより、充分に小さな大きさにより形成することが可能となり、突起を視認困難とすることができ、その分この種の突起が視認されることによる表示画像の品位の低下を防止することができる。
【００１８】
また請求項３に係る発明においては、請求項１又は請求項２に係る構成において、単位面積に占める突起の数が、先の入射面より遠ざかるに従って増大するようにする。
【００１９】
請求項３に係る構成によれば、単位面積に占める突起の数が、先の入射面より遠ざかるに従って増大するようにすることにより、導光板の内部を伝搬する照明光の光量が低減する側程、突起の数を増大して照明光の出射を促すことができ、これにより均一な光量により照明光を出射することができる。
【００２０】
また請求項４に係る発明においては、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の導光板を用いてサイドライト型面光源装置を構成する。
【００２１】
請求項４に係る構成によれば、液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を出射することができる。
【００２２】
また請求項５に係る発明においては、請求項４に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を構成する。
【００２３】
請求項５に係る構成によれば、効率良く表示画像を形成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。なお図面は、理解が容易となるように一部を極端に誇張して示す。
【００２５】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を底面側より見て示す分解斜視図であり、図１は、図２をＢ−Ｂ線で切り取って示す断面図である。この液晶表示装置１０は、反射型の液晶表示パネル１１の表面側にフロントライト型のサイドライト型面光源装置１２を配置して構成される。なおこの第１の実施の形態は、本発明の参考例を示すものである。
【００２６】
ここで液晶表示パネル１１は、底面側より反射板１１Ａ、ガラス基板１１Ｂ、液晶層１１Ｃ、ガラス基板１１Ｄを順次配置して形成され、ガラス基板１１Ｂ及び１１Ｄにマトリックス状に形成された透明電極を図示しない駆動回路により駆動して液晶層１１Ｃを透過する光を偏光させることにより、所望の表示画像を形成できるようになされている。
【００２７】
サイドライト型面光源装置１２は、この液晶表示パネル１１の表面に導光板１３が配置され、この導光板１３の端面（照明光の入射面）に一次光源１４が配置される。ここで一次光源１４は、例えば蛍光ランプ１５の周囲をリフレクタ１６で囲って形成され、リフレクタ１６の開口側より導光板１３の端面である入射面１３Ａに照明光Ｌを入射する。
【００２８】
導光板１３は、透明部材である例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂）を射出成形して平板形状に形成され、裏面１３Ｂと表面１３Ｃとで反射を繰り返させながら入射面１３Ａより入射した照明光Ｌを伝搬する。さらに導光板１３は、図２において符号Ｃにより部分的に拡大して示すように、裏面（照明光の出射機能面）１３Ｂに、突起１３Ｅが形成される。
【００２９】
ここで突起１３Ｅは、根本側より先端側に向かうに従って断面積が小さくなる形状で、かつ根本側より先端側に向かうに従って全体が入射面１３Ａ側とは逆側（以下、導光板先端側と呼ぶ）に傾く形状により、円錐台形状に形成される。これにより図１において、符号Ｄにより入射面１３Ａと垂直な面により中心で切り取った突起１３Ｅの断面形状を拡大して示すように、突起１３Ｅは、側面の導光板先端側１３ＥＢが逆テーパーとなる断面台形形状に形成されるようになされている。
【００３０】
ここで符号Ｅにより拡大して照明光Ｌの指向性を示すように、表面１３Ｃ及び裏面１３Ｂで反射して導光板１３の内部を伝搬する照明光Ｌにおいては、臨界角θ１より大きな角度で裏面１３Ｂ側に形成されている突起１３Ｅ部分に入射する。この突起１３Ｅの部分に入射した照明光Ｌは、裏面１３Ｂの法線方向より臨界角θ以上の角度で、かつ法線より９０度以下の範囲に指向性が分布する。なおこの導光板３３の材料であるアクリル樹脂の臨界角θ１は、４２．３°である。
【００３１】
これにより図１５について上述したように、裏面１３Ｂと垂直な面と、裏面１３Ｂと平行な面とにより単に突起を形成したのでは、液晶表示パネル１１に対していわゆる寝た指向性により照明光が出射され（図１５における矢印Ｍで示す光）、液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を供給できなくなる。
【００３２】
このためこの実施の形態において、突起１３Ｅは、この断面図により表される側面の導光板先端側１３ＥＢと裏面１３Ｂとの成す角度ａが鋭角に設定され、この側面の導光板先端側１３ＥＢにより照明光Ｌを全反射し、この照明光Ｌを液晶表示パネル１１に対して小さな入射角により出射するようになされている。これにより突起１３Ｅは、符号Ｆにより示すように、液晶表示パネル１１の表示に適した指向性により照明光Ｌを出射することができるようになされている。なおこの符号Ｆにより示す特性曲線図において、液晶表示パネル１１に対して臨界角の傾きを破線により示す。
【００３３】
なおこのようにして裏面１３Ｂに入射する照明光の指向性は、導光板１３の板厚、入射面１３Ａと一次光源１４との関係等により種々に変化する。これによりこの突起１３Ｅにおける角度ａは、これらの条件に応じて４５°＜ａ＜９０°、より好ましくは６０°＜ａ＜８０°の範囲で適宜選定して、この側面の導光板先端側１３ＥＢに入射する照明光を殆ど漏らすことなく全反射して液晶表示パネル１１に対して小さな入射角で入射するような光として導光板１３の裏面側より出射させることが可能となる。
【００３４】
さらに突起１３Ｅは、このような指向性により側面の導光板先端側１３ＥＢに入射する照明光を遮ることが無いように、また側面の先端側１３ＥＢを逆テーパにより形成しても実用上充分な型離れの特性を得ることができるように、側面の入射面１３Ａ側と裏面１３Ｂとの成す角度ｂが設定される。具体的には、この角度ｂは、（臨界角θ１＋９０°）から（１８０°−角度ａ）の範囲で実用上充分な型離れの特性を得ることができる角度に設定される。
【００３５】
さらに突起１３Ｅは、導光板１３の表面１３Ｃ側より見て、認視することが困難なように、根本の部分における直径Ｗが２０〔μｍ〕により形成される。なおこの直径Ｗは、５〜５０〔μｍ〕の範囲で、実用上充分に目視困難に突起１３Ｅを形成し、かつ充分な指向性により照明光を液晶表示パネル１１に出射することができる。因みに直径５〔μｍ〕以下により突起を作成する場合には、照明光Ｌが突起１３Ｅの部分で回折し、所望の指向性を確保できない恐れがある。
【００３６】
さらに突起１３Ｅは、上述した角度ａ及びｂにより、また直径Ｗにより形成して、実用上充分な型離れの特性を得ることができるように、裏面１３Ｂから先端までの高さｈが２０〔μｍ〕により形成される。なおこの高さｈは、直径Ｗ１に対して５０〜１００〔％〕の範囲で、実用上充分な特性を得ることができる。
【００３７】
これらにより突起１３Ｅは、導光板１３の内部を伝搬する照明光Ｌについて、液晶表示パネル１１側への出射を促す働きをし、導光板１３においては、この突起１３Ｅの働きにより、入射面１３Ａ側より導光板先端側に向かって内部を伝搬する照明光Ｌの光量が低下することになる。
【００３８】
このため突起１３Ｅは、入射面１３Ａより導光板先端側に向かうに従って単位面積当たりの個数が徐々に増大するように裏面１３Ｂに形成され、これにより導光板１３においては、液晶表示パネル１１に向けて出射される光量分布を均一化するようになされている。
【００３９】
さらに突起１３Ｅは、裏面１３Ｂに不規則に配置され、これにより規則的に配置して液晶表示パネル１１との干渉によるモアレ縞の発生を防止できるようになされている。なおこの配置は、所定のシュミレーションにより単位面積当たりに配置する突起１３Ｅの個数を算出し、この算出結果に基づいて突起１３Ｅの配置位置を規則的に仮設定した後、例えば乱数により各突起１３Ｅの位置を変位させることにより最終的に決定される。
【００４０】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、この液晶表示装置１０においては（図１及び図２）、外来光が入射している場合、この外来光がサイドライト型面光源装置１２の導光板１３を透過した後、液晶表示パネル１１のガラス基板１１Ｄ、液晶層１１Ｃ、ガラス基板１１Ｂを順次透過し、反射板１１Ａで反射する。さらにこの反射板１１Ａで反射した外来光がガラス基板１１Ｂ、液晶層１１Ｃ、ガラス基板１１Ｄを順次透過した後、サイドライト型面光源装置１２の導光板１３を透過して出射される。
【００４１】
このようにして一旦液晶表示パネル１１に入射して再び出射される外来光は、液晶層１１Ｃを透過する際に、表示画像に対応して偏光し、これにより導光板１３の表面側より液晶表示パネル１１を目視して、所望の表示画像を目視することが可能となる。これにより外来光の光量が充分な場合、この液晶表示装置１０においては、外来光だけで表示画像を目視可能とすることができる。
【００４２】
これに対して外来光の光量が不足している場合には、サイドライト型面光源装置１２において蛍光ランプ１５が点灯され、この蛍光ランプ１５より出射される照明光Ｌが、直接に、又はリフレクタ１６で反射した後、導光板１３の入射面１３Ａより導光板１３に入射する。
【００４３】
このようにして導光板１３に入射した照明光Ｌは、導光板１３の表面１３Ｃと裏面１３Ｂとに臨界角以下で入射する成分が入射面１３Ａの近傍で速やかに導光板１３から出射され、これにより臨界角以上の角度により裏面１３Ｂに入射する照明光Ｌが導光板１３の表面１３Ｃと裏面１３Ｂとで繰り返し反射して導光板１３の内部を伝搬する。
【００４４】
このようにして導光板１３の内部を伝搬する照明光Ｌは、一部が裏面１３Ｂに形成された突起１３Ｅに入射し、この突起１３Ｅにおける側面の導光板先端側１３ＥＢに入射する。このときこのようにして入射する照明光Ｌは、臨界角以上の裏面１３Ｂに対して寝た角度により入射するのに対し、突起１３Ｅにおいては、突起１３Ｅの先端側が導光板１３の先端側に傾いて、側面の導光板先端側１３ＥＢが逆テーパーになるように傾いて形成されていることにより、この側面の導光板先端側１３ＥＢにより裏面１３Ｂの法線方向に反射され、この反射された照明光Ｌが、突起１３Ｅの先端の平坦な面を透過して液晶表示パネル１１に出射される。
【００４５】
これによりこのようにして液晶表示パネル１１に向けて出射される照明光Ｌにおいては、従来に比して液晶表示パネル１１の表面の法線方向に近づいた、液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により出射される。
【００４６】
このようにして突起１３Ｅの先端側の側面で反射される照明光Ｌは、この側面の入射面側１３ＥＡがこの照明光Ｌを遮らないように角度ｂだけ傾いて形成されていることにより、この側面の導光板先端側１３ＥＢのほぼ全面に照明光を効率良く入射させることが可能となる。
【００４７】
またこの突起１３Ｅの側面の入射面側１３ＥＡにおいては、裏面１３Ｂに対する角度ｂが照明光Ｌを遮らない角度で、かつ充分な型離れの特性を確保できるように設定されていることによっても、導光板１３の成形性を確保することができる。
【００４８】
これにより液晶表示装置１０においては、外来光とサイドライト型面光源装置１２より供給される照明光Ｌとにより液晶表示パネル１１に形成された表示画像を目視することができるようになり、このときサイドライト型面光源装置１２より液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により照明光Ｌが供給されることにより、従来に比して液晶表示パネル１１に供給する照明光Ｌの光量が少ない場合でも、充分に明るい表示画像を提供することが可能となる。また、これにより液晶表示装置１０においては、消費電力が低減される。
【００４９】
このようにして導光板１３の内部を伝搬する照明光Ｌを突起１３Ｅにより液晶表示パネル１１に向けて出射すると、内部を伝搬する照明光Ｌにおいては、導光板１３の先端側に向かう程、光量が低下することになる。これに対してこの実施の形態においては、入射面１３Ａ側より先端側に向かうに従って、単位面積当たりの突起１３Ｅの個数が徐々に増大するように突起１３Ｅが配置されていることにより、このように内部を伝搬する照明光Ｌの光量が低下すると、その分突起１３Ｅの個数が増大して照明光Ｌの出射が促され、裏面１３Ｂ全体で見たとき、ほぼ全面で均一な光量により照明光Ｌが液晶表示パネル１１に供給される。これにより表示画面の輝度ムラが防止される。
【００５０】
このようにして均一な光量により液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により照明光Ｌを出射するにつき、突起１３Ｅにおいては、柱形状により形成されていることにより、充分に小さな形状により形成して、導光板１３の表面１３Ｃ側からは認識困難とすることができる。
【００５１】
すなわちこの種の突起を入射面１３Ａに沿って、すなわち入射面１３Ａとほぼ平行に延長するように細長く形成しても、この突起の断面形状がこの実施の形態の突起１３Ｅと同様な形状となるように形成しておけば、この実施の形態と同様に液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により照明光を出射することができる。ところがこのように細長く突起を形成すると、突起のエッジ等が照明光により明るく照らし出され、表面より認識される易くになる。
【００５２】
これに対してこの実施の形態においては、柱形状により突起１３Ｅを形成し、この突起１３Ｅの根本の直径が２０〔μｍ〕により形成されていることにより、導光板１３の表面１３Ｃ側からは個々の突起１３Ｅを視認困難とすることができ、これによりこの突起１３Ｅが知覚されることによる違和感、画質の劣化を防止することが可能となる。
【００５３】
また突起１３Ｅがランダムに配置されていることにより、液晶表示パネル１１との干渉によるモアレ縞を防止することができ、その分表示画像の品位の低下を防止することができる。
【００５４】
さらに突起１３Ｅの先端側が導光板１３の先端側に傾いて形成されていることにより、外来光により突起１３Ｅが白く濁って見える現象を防止することができ、その分表示画像の品位の低下、コントラストの低下を防止することができる。
【００５５】
すなわち前述した図１５において示したような構成の突起３Ｅを導光板３に形成した場合、図３に示すように、側面３Ｆに対して臨界角以上の角度により入射する外来光ＬＲが、突起３Ｅの側面３Ｆ、底面３Ｇ、側面３Ｆで順次反射されて導光板３の表面より出射されることになる。これによりこの場合、導光板３の表面側より見て、突起３Ｅが白く濁って観察されることになり、表示画像の品位を著しく低下させることになる。なおこの図３においては、射出成形に一般的な抜きテーパを突起３Ｅに設定して示す。
【００５６】
これに対して図４に示すように、この実施の形態においては、図３と同様の光路により進入した外来光ＬＲを導光板先端側の側面における反射により、突起１３Ｅ以外の部分に入射した外来光ＬＲ’と同様に、導光板１３の裏面側より液晶表示パネル１１に向けて出射することが可能となる（すなわち図３に示すものように表面１３Ｃ側に外来光ＬＲが戻ることがない）。これにより突起１３Ｅが白く濁って観察される現象を防止することができる。
【００５７】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、導光板１３の裏面１３Ｂに、円柱形状で、かつ導光板１３の先端側で側面が逆テーパーになるように突起１３Ｅを形成することにより、この導光板先端側の側面により導光板１３の内部を伝搬する照明光Ｌを反射して、液晶表示パネル１１の法線方向に対して小さな入射角で照明光Ｌを供給することができる。これにより液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により照明光を供給することができる。
【００５８】
さらに根本側より先端側に向かうに従って全体が導光板１３の先端側に傾くようにこの突起１３Ｅを形成することにより、先端側の側面を逆テーパーにより形成しても、成形時において充分な金型からの型離れ性を確保でき、これにより効率良く導光板を作成することができる。
【００５９】
またこの突起１３Ｅを柱形状に形成することにより、充分に小さな大きさにより形成して表面側より突起１３Ｅを視認困難とすることができ、その分この種の突起１３Ｅが表面側より視認されることによる表示画像の品位の低下を防止することができる。
【００６０】
さらに単位面積に占める突起１３Ｅの数を入射面より遠ざかるに従って増大することにより、均一な光量により照明光を液晶表示パネルに供給することができる。
【００６１】
（２）第２の実施の形態
図５は、第２の実施の形態に係る導光板に形成される突起を示す斜視図である。この実施の形態に係る液晶表示装置においては、図２について上述した突起１３Ｅに代えて、この図５に示す突起１７が適用される。なおこの第２の実施の形態は、本発明の参考例を示すものである。
【００６２】
ここでこの突起１７は、断面四角形形状による角錐台形状で、根本側より先端側に向かうに従って全体が導光板１３の先端側に傾いて、側面の先端側１７ＥＢが逆テーパーになるように形成される。
【００６３】
この図５に示すように角錐台形状により突起１７を形成しても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（３）第３の実施の形態
図６は、第３の実施の形態に係る導光板に形成される突起を示す斜視図である。この実施の形態に係る液晶表示装置においては、導光板１３の裏面１３Ｂに図６に示すような突起１８が形成される。なおこの第３の実施の形態は、本発明の参考例を示すものである。
【００６５】
ここでこの突起１８は、第１の実施の形態の突起１３Ｅと同一の断面形状により、入射面１３Ａに沿って細長く延長するように形成され、これにより液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により照明光を出射できるようになされている。
【００６６】
さらにこの突起１８は、突起１８間の間隔が入射面１３Ａより遠ざかるに従って低減するように形成され、これにより液晶表示パネル１１に均一な光量分布により照明光を供給できるようになされている。
【００６７】
図６に示すように、入射面に沿って、すなわち入射面とほぼ平行に細長く延長するように突起１８を形成しても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（４）第４の実施の形態
図７は、第４の実施の形態に係る液晶表示装置の導光板に形成される突起を示す断面図である。この突起１９は、先端の底面１９Ｆが裏面１９Ｂに対して所定角度だけ傾くように形成される。ここでこの傾きは、この突起１９における側面の導光板先端側１９ＥＢで反射した照明光の指向性を、さらに液晶表示パネルの特性に適した指向性に補正するように設定される。なおこの第４の実施の形態は、本発明の参考例を示すものである。
【００６９】
このように突起１９の先端の底面１９Ｆを傾けるようにすれば、指向性のより制御された照明光を出射することができる。
【００７０】
（５）第５の実施の形態
図８は、図１との対比により本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。液晶表示装置２０においては、断面楔型形状の導光板２３によりサイドライト型面光源装置２２を構成する。なおこの図８に示す液晶表示装置２０において、図１について上述した構成と同一の構成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。なおこの第５の実施の形態は、本発明の参考例を示すものである。
【００７１】
すなわち導光板２３は、透明部材である例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂）を射出成形して断面楔型形状に形成され、裏面２３Ｂと表面２３Ｃとで反射を繰り返させながら入射面２３Ａより入射した照明光Ｌを伝搬する。さらに導光板２３は、第１の実施の形態に係る導光板１３と同一形状の突起２３Ｅが裏面２３Ｂに形成される。
【００７２】
図８に示す構成によれば、断面楔型形状により導光板を形成する場合でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
（６）第６の実施の形態
図９は、図１との対比により本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。この液晶表示装置３０において、サイドライト型面光源装置３２は、平板形状の導光板３３において、導光板３３の内部を伝搬する照明光Ｌのうち、突起３３Ｅに入射する照明光Ｌの入射角を制限することにより、液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により照明光Ｌを出射する。なおこの図９に示す液晶表示装置３０において、図１について上述した構成と同一の構成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００７４】
すなわち導光板３３は、透明部材である例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂）を射出成形して平板形状に形成され、裏面３３Ｂと表面３３Ｃとで反射を繰り返させながら入射面３３Ａより入射した照明光Ｌを伝搬する。
【００７５】
さらに導光板３３は、一定の断面形状により、入射面３３Ａに沿って、すなわち入射面とほぼ平行に細長く延長する突起３３Ｅが、入射面３３Ａより導光板先端側に向かって繰り返し形成される。ここでこの突起３３Ｅは、入射面とほぼ平行な１対の側面３３ＥＡ、３３ＥＢと、この１対の側面３３ＥＡ、３３ＥＢの先端を結ぶ表面３３Ｃとほぼ平行な底面３３Ｆにより形成され、これにより断面略矩形形状に形成される。
【００７６】
この突起３３Ｅは、入射面３３Ａより遠ざかるに従って繰り返しの間隔が短くなり、これにより導光板３３においては、先端側で不足する内部を伝搬する照明光Ｌの光量を補なって、液晶表示パネル１１に均一な光量分布により照明光を供給する。
【００７７】
さらに突起３３Ｅは、入射面とほぼ平行な１対の側面３３ＥＡ、３３ＥＢにおいて、入射面側の側面３３ＥＡの高さに比して、これと対向する側面３３ＥＢの高さが所定長さだけ短く形成される。これにより導光板３３は、入射面３３Ａ側で突起３３Ｅの側面３３ＥＡが裏面３３Ｂと接続される部位に比して、これとは逆側で突起３３Ｅの側面３３ＥＢが裏面３３Ｂと接続される部位で板厚が増大するように、突起３３Ｅの入射面３３Ａ側と逆側とで段差が形成されるようになされている。
【００７８】
導光板３３においては、この側面３３ＥＡ及び側面３３ＥＢの段差に対応して、裏面３３Ｂが突起３３Ｅ間で傾くように形成され、この場合入射面３３Ａより遠ざかるに従って突起３３Ｅ間の間隔が短くなることにより、この傾きが入射面３３Ａより遠ざかるに従って増大するようになされている。
【００７９】
これにより、導光板３３においては、導光板先端側の側面３３ＥＢに入射する照明光Ｌの入射角を制限し、液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により照明光Ｌを出射するようになされている。
【００８０】
すなわち図１０に示すように、このような段差を形成しない場合は、この側面３Ｆが裏面３Ｂに対してほぼ垂直で、かつ臨界角をθとしたとき、照明光Ｌは、角度０°〜θの範囲の入射角でこの導光板３の先端側の側面３Ｆに入射する。このようにして側面３Ｆに入射する照明光Ｌにおいては、臨界角θ以下の角度により入射した照明光Ｌが側面３Ｆで屈折して出射されることになり、このうち入射角の小さな照明光の成分Ｌ１においては、液晶表示パネル１１の法線に対して大きな角度（すなわち、裏面３Ｂの法線方向に対して大きな角度）により出射されることになる。すなわち何ら段差を形成しない場合には、このように導光板３より出射される照明光Ｌに液晶表示パネル１１の法線方向に対して大きな角度を以て液晶表示パネル１１に入射するような成分が多く含まれるようになり、これにより液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光Ｌを供給できなくなる。
【００８１】
これに対して図１１に示すように、側面３３ＥＡ及び３３ＥＢ間で段差を形成すれば、導光板先端側の側面３３ＥＢの法線方向に対して小さな入射角で到来する照明光成分Ｌ１が側面３３ＥＢに入射しないようにすることができる。
【００８２】
これにより導光板３３においては、側面３３ＥＢに対して比較的大きな入射角により到来する照明光Ｌだけを選択的に導光板先端側の側面３３ＥＢに入射させることができ、この大きな入射角による照明光Ｌを液晶表示パネル１１のパネル面に対して小さな入射角となるような状態で液晶表示パネル１１に向けて出射することができる。これにより導光板３３においては、液晶表示パネル１１の特性に適した指向性により照明光Ｌを供給することができる。
【００８３】
ところでこのようにして側面３３ＥＢに対して小さな入射角で到来する照明光Ｌは、傾いた裏面３３Ｂで反射して表面３３Ｃに対する入射角が低減することになる。これにより導光板３３の内部を伝搬して続く突起３３Ｅに再び入射する場合、照明光Ｌは、導光板先端側の側面３３ＥＢに対する入射角が増大することになる。その結果として、この続く突起３３Ｅの側面３３ＥＢに入射することが可能な光成分となり、この光成分は、液晶表示パネル１１のパネル面に対して小さな入射角となるような状態で液晶表示パネルに向けて出射されることになる。これにより導光板３３においては、このように側面３３ＥＡ及び３３ＥＢの段差により突起３３Ｅに入射する照明光を制限しても、内部を伝搬する照明光を無駄なく利用することができるようになされている。
【００８４】
かくするにつき、このように側面３３ＥＡ及び３３ＥＢ間で段差を形成して側面３３ＥＢに入射する照明光Ｌの角度を制限する場合、この段差をｄとおき、側面３３ＥＡ及び３３ＥＢ間の間隔（突起３３Ｅの幅である）をＷとおくと、ｔａｎ^-1（ｄ／Ｗ）＝θの入射角により小さな入射角で側面３３ＥＢに到来する照明光を側面３３ＥＢに入射しないようにすることができる。この実施の形態では、これによりこの角度θが５度以上になるように段差ｄと間隔Ｗとを選定し、実用上充分な指向性により照明光Ｌを出射するようになされている。
【００８５】
また間隔Ｗにおいては、５〜５０〔μｍ〕の範囲で適宜選定して、直接表面よりこの突起３３Ｅが視認されないようになされている。
【００８６】
以上の構成によれば、入射面３３Ａ側の側面３３ＥＡとこれとは逆側の側面３３ＥＢとで段差を形成することにより、導光板先端側の側面３３ＥＢに対して大きな入射角で到来する照明光を選択的にこの側面３３ＥＢに入射させて液晶表示パネル１１のパネル面に対して小さな入射角となるような光として液晶表示パネル１１に向けて出射することができる。これにより液晶表示パネル１１に対しては小さな入射角により照明光を供給することができ、その分液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を供給することができる。
【００８７】
また入射面３３Ａより遠ざかるに従って突起３３Ｅ間の間隔を短くしたことにより、入射面より遠ざかるに従って単位面積に占める突起の数を増大して、均一な光量により照明光Ｌを供給することができる。
【００８８】
（７）第７の実施の形態
図１２は、図２との対比により本発明の第７の実施の形態に係る液晶表示装置の導光板に適用される突起を示す斜視図、平面図及び断面図である。この実施の形態に係る液晶表示装置の導光板においては、図２について上述した突起１３Ｅに代えて、この突起４３Ｅが適用される。
【００８９】
すなわち導光板においては、透明部材である例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂）を射出成形して平板形状に形成され、裏面４３Ｂに突起４３Ｅが形成される。ここでこの突起４３Ｅは、入射面より遠ざかるに従って単位面積当たりの個数が増大するように、導光板の裏面にランダムに配置される。
【００９０】
突起４３Ｅは、この突起４３Ｅが入射面側で内接するように設定されたした円形形状の領域ＡＲ１において、裏面が斜めに傾くように形成され、これにより断面を取って見たとき（図１２（Ｃ））、側面の入射面側４３ＥＡと、側面の導光板先端側４３ＥＢとで段差を形成し、またこの突起４３Ｅの近傍で局所的に裏面４３Ｂを傾けるようになされている。
【００９１】
さらに突起４３Ｅは、直径が５〜５０〔μｍ〕の範囲で所定の値に設定され、これにより直接表面よりこの突起４３Ｅが視認されないようになされている。
【００９２】
この実施の形態のように円柱形状の突起４３Ｅにおいて、側面の入射面側と、導光板先端側４３ＥＢとで段差を形成し、この突起４３Ｅの近傍だけ裏面４３Ｂを傾けるようにしても、第６の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
さらにこの実施の形態においては、円柱形状により突起４３Ｅを形成したことにより、第６の実施の形態に比して一段と突起４３Ｅを視認困難とすることができ、その分表示画像の品位を向上することができる。
【００９４】
またランダムな配置により突起４３Ｅを配置したことによっても、モアレ縞の発生を防止して表示画像の品位の低下を防止することができる。
【００９５】
（８）第８の実施の形態
図１３は、図１２との対比により本発明の第８の実施の形態に係る液晶表示装置の導光板に適用される突起を示す斜視図である。この実施の形態に係る液晶表示装置の導光板においては、図１２について上述した突起４３Ｅに代えて、この突起５３Ｅが適用される。
【００９６】
この突起５３Ｅにおいては、円柱形状に形成される。導光板の裏面は、突起５３Ｅが入射面側で内接するように設定された円形形状の領域ＡＲ１が、ほぼ突起５３Ｅの中心軸上に頂点を有する偏った円錐形状の曲面により形成される。これにより突起５３Ｅは、側面の入射面側と導光板先端側とで段差を形成し、さらにこの突起５３Ｅの近傍だけ裏面が傾くようになされている。
【００９７】
図１３に示す構成のように、突起５３Ｅの近傍を曲面により形成して裏面を部分的に傾け、さらには段差を形成するようにしても、第７の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
（９）第９の実施の形態
図１４は、図１２との対比により本発明の第９の実施の形態に係る液晶表示装置の導光板に適用される突起を示す斜視図、断面図である。この実施の形態に係る液晶表示装置の導光板においては、図１２について上述した突起４３Ｅに代えて、この突起６３Ｅが適用される。
【００９９】
この実施の形態において、突起６３Ｅは、第７の実施の形態について上述したと同様に、側面の入射面側６３ＥＡと側面の導光板先端側６３ＥＢとで段差が形成され、またこの突起６３Ｅの近傍だけ裏面６３Ｂを傾けるようになされている。
【０１００】
これに加えて突起６３Ｅは、第１の実施の形態について上述したように、根本側より先端側が導光板の先端側に傾くように形成され、これにより側面の導光板先端側６３ＥＢにおいて逆テーパーとなり、この側面の導光板先端側６３ＥＢで照明光を反射して底面より液晶表示パネルに向けて出射するようになされている。
【０１０１】
かくするにつき、この側面の導光板先端側６３ＥＢで反射される照明光においては、側面の入射面側６３ＥＡとの間の段差により導光板先端側の側面６３ＥＢに対して小さな入射角で到来する成分が制限されることになる。従ってこの導光板先端側６３ＥＢにおいては、第１の実施の形態における突起に比して、ある限られた範囲の入射角で入射する照明光だけを反射して液晶表示パネルに出射することになる。これにより上述の実施の形態に比してさらに一段と液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を出射することが可能となる。
【０１０２】
図１４に示す構成によれば、裏面を部分的に傾けて、突起の側面に段差を形成するようにし、さらにこの突起を傾けることにより、さらに一段と液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を出射することができる。
【０１０３】
（１０）他の実施の形態
なお上述の第１及び第２の実施の形態においては、円錐台形状、角錐台形状等による突起の先端を導光板の先端側に傾けて、部分的に側面を逆テーパーにする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、円柱形状、角柱形状等、種々の柱形状の先端を導光板の先端側に傾けて、部分的に側面を逆テーパーにしても上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
また上述の第１及び第２の実施の形態においては、先端側の断面積が小さくなるように突起を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて一定の断面積により突起を形成しても上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
また上述の第１及び第２の実施の形態においては、柱形状の突起を傾けて、これら突起の側面を傾ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図７について上述した底面を入射面側に傾けて、底面と入射面側の側面とを１の面により形成し、この突起を円錐形状、角錐形状等とすることもできる。因みに、図６を用いて第３の実施の形態について上述したように、細長く延長するように突起を形成する場合において、このように底面と入射面側の側面とを１の面により形成することも考えられる。
【０１０６】
また上述の第１〜第５の実施の形態においては、各突起において入射面側の側面についても斜めに傾ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば後加工によりこの種の突起を導光板に形成する場合等にあっては、この入射面側の側面については、裏面とほぼ垂直な面により形成することも可能である。
【０１０７】
また上述の第７〜第９の実施の形態においては、円柱形状の突起について段差を形成し、また裏面を部分的に傾ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、角柱形状、円錐形状、角錐形状等による突起について段差を形成し、また裏面を部分的に傾けるようにしても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
また上述の第６の実施の形態においては、突起間の裏面を全体的に傾ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この場合も部分的に裏面を傾けるようにしてもよい。
【０１０９】
また上述の実施の形態においては、平板形状の導光板について、突起に段差を設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、断面楔型形状の導光板についても、突起に段差を形成して、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
また上述の実施の形態においては、柱形状により突起を形成する場合は、この突起を不規則に配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、液晶表示パネルとの間の干渉によるモアレ縞が知覚困難な場合、さらには液晶表示パネル以外の対象物を照明する場合には、規則的に突起を配置してもよい。
【０１１１】
さらに上述の実施の形態においては、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。この場合、例えば対向する面に１対の一次光源を配置する場合には、この一次光源に対応して突起の付け根にそれぞれ平坦な面又は曲面による斜面を対向するように形成することにより、突起の側面に入射する照明光の入射角を制限して、液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を供給することができる。
【０１１２】
また上述の実施の形態では、棒状光源でなる蛍光ランプにより一次光源を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード等の点光源を複数配置して一次光源を形成する場合等にも広く適用することができる。
【０１１３】
また上述の実施の形態では、導光板の表面側（突起を形成しない側の面）を平滑面とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて表面にコーティング等により反射防止膜を形成してもよく、また表面をノングレア処理を施した面としてもよい。
【０１１４】
また上述の実施の形態では、一次光源より照明光を入射する導光板の入射面と表面（あるいは裏面）とがほぼ直交するように各実施の形態に係る導光板を図示して説明したが、本発明はこれに限らず、入射面を傾けてこの入射面と表面との成す角度を鋭角或いは鈍角としてもよい。
【０１１５】
さらに上述の実施の形態では、液晶表示装置の面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【０１１６】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、導光板の裏面に形成する複数の突起について、入射面側で側面が裏面と接続される部位に比して、これと逆側で側面が裏面と接続される部位で板厚が増大するように、突起の入射面側と逆側とで段差を形成することにより、液晶表示パネルの特性に適した指向性により照明光を供給することができる導光板と、この導光板を使用したサイドライト型面光源装置、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図３】突起を垂直な面により形成した場合の外来光の光路を示す断面図である。
【図４】図３との対比により突起に入射する外来光の光路を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の突起を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の突起を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の突起を示す断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図１０】突起に段差を形成しない場合における照明光の光路を示す断面図である。
【図１１】図９の突起における照明光の光路を示す断面図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の突起を示す斜視図、平面図、断面図である。
【図１３】本発明の第８の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の突起を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第９の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板の突起を示す斜視図、断面図である。
【図１５】従来の液晶表示装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１２、２２、３２……サイドライト型面光源装置、２、１１……液晶表示パネル、３、１３、２３、３３……導光板、３Ａ、１３Ａ、２３Ａ、３３Ａ……入射面、３Ｂ、１３Ｂ、２３Ｂ、３３Ｂ……裏面、３Ｅ、１３Ｅ、１７、１８、１９、２３Ｅ、３３Ｅ、４３Ｅ、５３Ｅ、６３Ｅ……突起、４、１４……一次光源、１０、２０、３０……液晶表示装置

Claims

照明光を入射するための入射面と、前記照明光を出射し得る機能を持つ出射機能面とを有する導光板であって、
前記出射機能面に複数の突起を形成すると共に、
１つの前記突起においては、前記入射面側で前記突起の側面が前記出射機能面と接続される部位に比して、前記入射面とは逆側において前記突起の側面が前記出射機能面と接続される部位で板厚が増大するように、前記突起の前記入射面側と、前記入射面の逆側とで段差を形成し、
隣接する前記突起間の全部または一部においては、前記入射面側の板厚に比して、前記入射面側とは逆側の板厚が薄くなり、前記突起間に形成される面が傾くように形成した
ことを特徴とする導光板。
前記突起が、柱形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
単位面積に占める前記突起の数が、前記入射面より遠ざかるに従って増大する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光板。
請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いた
ことを特徴とするサイドライト型面光源装置。
請求項４に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明する
ことを特徴とする液晶表示装置。