JP2003121653A

JP2003121653A - フロントライト用の導光体及びこれを用いた液晶ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2003121653A
Application number: JP2001316642A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Suga; 義訓菅
Original assignee: Yuka Denshi Co Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Yuka Denshi Co Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な照明光率を備えながら、モアレ模様や
色にじみ等の外観を悪化させる現象の発生が無く、極め
て好適な特性の照明光学系の構成要素となるフロントラ
イト用の導光体を提供すると共にこれを用いた液晶ディ
スプレイ装置を提供すること。【解決手段】カラーフィルター１１を有する反射型液
晶パネル１２の前面にフロントライト１３を配設してな
る液晶ディスプレイ装置であり、フロントライト１３
が、導光体１４及びこれに設けられ且つ反射型液晶パネ
ルの方向へ光を出射させる光取り出し機構１５を含み、
カラーフィルター１１のＲＧＢピクセルの配置ピッチＰ
１と反射型液晶パネルの方向に対する光取り出し機構１
５の配置ピッチＰ２が、０．５８８×Ｐ１≦Ｐ２≦０．
９０９×Ｐ１、又は、１．１×Ｐ１≦Ｐ２≦１．７×Ｐ
１、なる関係を満足するように定められていることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフロントライト用の
導光体及びこれを用いた液晶ディスプレイ装置に関し、
更に詳細には、光利用効率及び外観品質を高く保ちなが
ら、構造簡素で大型化の容易なフロントライト装置付き
で且つ反射型の液晶ディスプレイ装置を提供する技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、パーソナルコンピュータ向けモニ
ター等の表示装置として透過型の液晶表示（ディスプレ
イ）装置が多用されており、このような液晶表示装置で
は、通常、液晶素子の背面に面状の照明装置即ちバック
ライト（面光源装置）が配設され、液晶パネルを背面か
ら照らし出し、液晶素子のシャッター機構によって液晶
パネルを透過する光線量を制御し、画像を表示する機構
とされている。

【０００３】しかしながら、バックライトで照明される
液晶ディスプレイ装置では、液晶パネルを構成する透過
形液晶セルを通過する出射光線が、偏光板、カラーフィ
ルター、電極等、多数の光線損失を引き起こす層を透過
しなければならない構造とされていた。

【０００４】そのため、原理的にバックライトの光量を
極めて大きくとる必要があり、表示画面の高輝度化が本
質的に困難であった。その結果、携帯型パーソナルコン
ピュータや携帯情報端末等のように屋外で使用すること
のある液晶表示装置では、直射日光下等のように周辺が
極めて明るい環境下で、表示画像を視認することが困難
である、という問題が発生していた。

【０００５】そこで、これらの用途に向けた液晶表示装
置として、液晶セル内に反射板を設け、外光を直接反射
して表示する反射型液晶ディスプレイ装置が用いられつ
つあり、実際に、周辺が明るく透過型液晶ディスプレイ
装置ではコントラストが低下し視認が困難になる屋外環
境においても画像を鮮明に捉えることが可能であること
が確認されている。

【０００６】ところが、外光を直接利用する反射型液晶
ディスプレイ装置の特性上、周辺が暗い屋内環境や交通
機関の車内等では表示に用いることの出来る外光が限ら
れてしまうため、視認が困難になる欠点があり、この欠
点を改良するため、透過型液晶ディスプレイ装置とは逆
に、液晶パネルの前面に液晶パネルを照明する照明装置
即ちフロントライトを装着し、外光が十分ではない環境
下においても画像を鮮明にとらえることが出来るように
工夫されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このフロントライトに
関しては、これまでにも各種の提案がなされているが、
照明効率や表示面内の照度ムラの点で未だ十分と言える
ものではなく、特に大型の反射型液晶ディスプレイ装置
に用いるフロントライトとして十分な性能を備えたもの
が無いことが問題となっていた。

【０００８】特に、外観品質上問題となるのは、反射型
液晶パネルのブラックマトリクスやゲートアレーとの干
渉によって生じるモアレ模様の発生であり、とりわけ、
図９に示される如く、反射型液晶パネルのカラーフィル
ター１に形成されたＲＧＢピクセル４と、フロントライ
ト用の導光体２に設けられるマイクロプリズム３ａ等か
らなる光取り出し機構３の配置関係が略平行になるよう
な状態でフロントライトが設置される態様ではモアレ模
様の他にも色にじみ現象が極めて発生し易くなり、実用
化が困難であった。

【０００９】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたものであり、十分な照明光率を備
えながら、モアレ模様や色にじみ等の外観を悪化させる
現象の発生が無く、極めて好適な特性の照明光学系の構
成要素となるフロントライト用の導光体を提供すると共
にこれを用いた液晶ディスプレイ装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はフロントライト
用の導光体であり、前述した技術的課題を解決するため
に以下のように構成されている。すなわち、本発明は、
カラーフィルターを有する反射型液晶パネルの前面に配
設されて用いられるフロントライト用の導光体であっ
て、導光体には、反射型液晶パネルの配設方向へ光を出
射させる光取り出し機構が設けられ、カラーフィルター
のＲＧＢピクセルの配置ピッチをＰ１とし、光取り出し
機構の配置ピッチをＰ２とする時、０．５８８×Ｐ１≦
Ｐ２≦０．９０９×Ｐ１、もしくは、１．１×Ｐ１≦
Ｐ２≦１．７×Ｐ１、なる関係を満足するようにＰ２が
定められていることを特徴とする。

【００１１】〈本発明における具体的構成〉本発明のフ
ロントライト用の導光体は、前述した必須の構成要素か
らなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合で
あっても成立する。その具体的構成要素とは、光取り出
し機構が、導光体の反射型液晶パネルと相対する面側に
設けられた傾斜角２５〜６５度なる多数の傾斜面部で形
成されていることを特徴とする。

【００１２】また、本発明のフロントライト用の導光体
では、光取り出し機構が、導光体における反射型液晶パ
ネル配設側の面に設けられた断面アスペクト比０．７〜
２．５なる多数の凸突起で形成されていることも好まし
い。更に、光取リ出し機構の配置ピッチＰ２が、ランダ
ムに変化していることも好ましい。

【００１３】更にまた、本発明のフロントライト用の導
光体では、導光体における反射型液晶パネル配設側表面
に反射防止処理を施することも望ましく、或いは導光体
の少なくとも一方の面にアンチグレア処理を施すことも
望ましい。また、本発明は、前述したいずれかの特徴を
備えるフロントライト用の導光体を用いて従来の技術的
課題を解決した液晶ディスプレイ装置でもある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のフロントライト用
の導光体及びこれを用いた液晶ディスプレイ装置を図に
示される実施形態について更に詳細に説明する。図１及
び図２はそれぞれ本発明の好適な２つの実施形態に係る
液晶ディスプレイ装置１０の主要部を概略的に示してい
る。

【００１５】これらの実施形態に係る液晶ディスプレイ
装置１０は、カラーフィルター１１を有する反射型液晶
パネル１２の前面にフロントライト１３を配設して主に
構成されている。このフロントライト１３は、透光性の
平板からなる基板即ち導光体１４と、この導光体１４に
設けられ、反射型液晶パネル１２の配設方向へ光を出射
させる光取り出し機構１５とを含む。

【００１６】この導光体１４の一側端（光入射面）１４
ａには光源１６が配設されている。この光源１６は、白
色で小型化の可能なものであれば特に限定はされない
が、発光ダイオード素子（無機、有機）、蛍光管(熱陰
極管、冷陰極管)等が特に好適である。光源１６からの
光線を導光体１４の光入射面１４ａにできる限り均一に
入射させることが、照度ムラを小さくするために必要で
あり、そのために光源１６の形状としては、光入射面で
ある一側端１４ａに沿うような線状とすることが望まし
い。

【００１７】すなわち、図１に示される実施形態のよう
に蛍光管を光源１６として使用する場合や図２に示され
る実施形態のようにＥＬ素子を光源１６として使用する
場合には、その形状を線状とすることが好ましく、また
線状にすることが困難な発光ダイオード素子について
は、ダイオード素子をアレー状に配置するか、或いは図
２及び図３に示されるように光学ロッド１７を第２の導
光体として設け、光学ロッド１７からできる限り均一な
光線が導光体１４の方向に出射するように配置する等し
て、導光体１４の光入射面１４ａに均一に光線が入射す
るように工夫することが望ましい。

【００１８】ここで、光学ロッド１７は点光源である発
光ダイオード１６ａからの出射光線を線状光源に変換す
る役割を担うものであるから、導光体１４の光入射面１
４ａ方向に選択的に光が出射し、且つ発光ダイオード１
６ａからの距離によらずにできる限り均一に発光がなさ
れる機構とすることが重要である。

【００１９】より具体的には、図３（ａ）及び図３
（ｂ）に示されるように導光体１４の光入射面１４ａに
沿って光学ロッド１７が配設され、この光学ロッド１７
の両端部に発光ダイオード１６ａとして白色ＬＥＤ素子
が配設され、光学ロッド１７における導光体１４の光入
射面１４ａとは反対側の面に凹凸部１８ａや粗面１８ｂ
からなる光出射機構１８を設ける態様とすることが好ま
しい。

【００２０】光源１６の周囲にはリフレクタ１９が配設
されることが好ましく、出射した光線をできるだけ無駄
なく導光体１４の光入射面１４ａに入射させる機構とさ
れている。リフレクタ１９に用いられる材質としては光
線反射率の高いものであれば特に限定はされないが、例
えば、Ａｇ蒸着層を有したプラスチックフィルム、酸化
チタンや酸化亜鉛等の白色顔料を混練した白色プラスチ
ックフィルム等が代表的であり、厚み０．１〜０．２５
ｍｍ程度の基材が好適に用いられる。

【００２１】光源１６より出射した光線は、導光体１４
の側端部(光入射面)１４ａより入射し、導光体１４内を
スネルの全反射条件に基づいて伝搬してゆく。ここで、
本発明の液晶ディスプレイ装置に用いられる面照明装置
即ちフロントライトにおいて、反射型液晶パネル配設側
に面する導光体１４の表面(以下、下面とする）１４ｂ
及びこの下面１４ｂに相対する側の表面（以下、上面と
する）１４ｃのいずれか一方又は両方には照明光線を被
照明体の方向に選択的に出射させる機構即ち光取り出し
機構１５が視認出来ない値度に微細な形状で設けられて
いる。これにより、反射型液晶パネル１２の表示画像を
悪化させずに当該反射型液晶パネル１２を照明すること
ができるのである。

【００２２】ここで、導光体１４の上面１４ｃに設けら
れる光取り出し機構１５としては、例えば、図１及び図
４（ａ）に示される如く、導光体１４の光線が主として
進行する方向（光入射面１４ａに対する法線方向）への
断面形状で見て、非対称形のプリズム部１５ａをアレー
状に形成（非対称形プリズムアレー）した態様、図２及
び図４（ｂ）に示される如く、Ｖ溝１５ｂをアレー状に
形成（Ｖ溝アレー）した態様、図４（ｃ）に示される如
く、断面Ｕ溝１５ｃをアレー状に形成（Ｕ溝アレー）し
た態様等が代表的である。

【００２３】その他、図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示さ
れる態様でも、導光体１４の上面１４ｃに形成される光
取り出し機構１５として好適である。図４（ｄ）に示さ
れる態様の光取り出し機構１５は、Ｖ溝１５ｂをアレー
状に形成した図４（ｂ）に示される態様に類似してお
り、Ｖ溝の溝幅がやや大きい点が相違するだけである。

【００２４】また、図４（ｅ）に示される態様の光取り
出し機構１５は、非対称形のプリズム部１５ａをアレー
状に形成した図４（ａ）に示される態様に類似してお
り、プリズム部１５ａの稜線が尖っておらずに湾曲して
いる点が相違するだけである。

【００２５】この様な態様では、非対称形のプリズム部
１５ａ、Ｖ溝１５ｂ、断面Ｕ溝１５ｃにおける傾斜面部
での全反射によって光線が被照明体の方向に変角される
ため、光の方向変換に実質的に寄与する、光源１６の側
に向く傾斜面部１５０（図５参照）の傾斜角度αが、好
ましくは２５〜６５度、より好ましくは３０〜６０度、
さらに好ましくは３５度〜５５度とされる。この傾斜角
度αの定義については図５に示されている。

【００２６】すなわち、傾斜角度αとは、非対称形のプ
リズム部１５ａ、Ｖ溝１５ｂ又は断面Ｕ溝１５ｃにおけ
る傾斜面部１５０と光入射面１４ａの法線２０とのなす
角度である。なお、図５において参照符号２１は光取り
出し機構１５を構成する傾斜面部１５０で方向変換され
る光線の軌跡を示している。

【００２７】また、導光体１４の下面１４ｂに設けられ
る光取り出し機構１５としては、図６及び図７に示され
る如く、光線の主として伝搬する方向（光入射面１４ａ
に対する法線２０の方向）への断面で見て、有効開口幅
Ｗと深さＨの比によって定義される断面アスペクト比が
好ましくは０．７〜２．５の範囲、より好ましくは０．
８〜２．０の範囲、更に好ましくは０．９〜１．７の範
囲とされる凸突起１５ｄが用いられ、図７に示される様
な光線の軌跡２２ａ、２２ｂをたどって反射型液晶パネ
ルの配設方向へ選択的に照明光線を出射させることによ
って照明を行うのである。

【００２８】図６（ａ）に示される光取り出し機構１５
は、導光体１４の光入射面１４ａに対する法線２０方向
への断面でみて、四角形状をした凸突起１５ｄで形成さ
れていたが、導光体１４の下面１４ｂに設けられる光取
り出し機構１５としてはこのような形状に限定されるも
のではなく、図６（ｂ）に示されるように導光体１４の
光入射面１４ａに対する法線２０方向への断面でみて、
三角形状をした凸突起１５ｄで形成されていてもよい。

【００２９】ここで、導光体１４の上面１４ｂ及び下面
１４ｃを問わず、本発明におけるフロントライト用の導
光体に形成される取り出し機構１５は、出来る限り光学
的に平滑な面から構成されていることが好ましい。これ
は、例えば、導光体１４の上面１４ｃに非対称なプリズ
ム部１５ａをアレー状に設ける場合において、光の方向
変換に寄与する傾斜角２５〜６５度の傾斜面部１５０が
粗面になってしまっていると、不要な光散乱を発生して
照明光線が上方（反射型液晶パネルの配置側とは逆方
向）に散乱されてしまい、フロントライト点灯時に導光
体１４が白っぽく輝いてしまう、外観的に好ましくない
現象が発生するからである。

【００３０】また、本発明の液晶ディスプレイ装置にお
いて用いられる光取り出し機構１５は、図８に示される
如く、導光体１４の上面１４ｃに凹部１５ｅをドット状
に離散的に分布して形成した態様が用いられても良い。
すなわち、凹部１５ｅをドット状に配置することで、面
内でのムラをよりきめ細かく制御することが可能とな
り、特に、図８（ｂ）に示される如くに、発光ダイオー
ド素子１６ａから導光体１４に、直接、照明光線を入射
させるようにすれば、光源付近で輝度ムラが目立ちやす
くなる問題が解消されるのである。

【００３１】本発明の液晶ディスプレイ装置において、
光取り出し機構１５の配置ピッチＰ２は、被照明体であ
るカラーフィルター１１を有する反射型液晶パネル１２
に配設されたＲＧＢピクセル１１ａ、１１ｂ、１１ｃの
配置ピッチＰ１を基準として決定される。これは、従来
型のフロントライトでは、加工が簡単になることから、
ＲＧＢピクセル１１ａ〜１１ｃの配置ピッチＰ１の２倍
を越えるような粗いピッチ（例えば、３００μｍ程度）
が選択されていたが、この様な粗いピッチではモアレ模
様はある程度までは緩和出来たとしても、カラーフィル
ターが存在することによる色のにじみを除去することが
困難であるためである。

【００３２】すなわち、通常のモノクロ型反射液晶パネ
ルであれば、単純にブラックマトリクスとの干渉が防止
出来れば外観を悪化させる現象は発生しないため、例え
ば、ブラックマトリクスピッチを大きく越えるような２
００〜３００μｍもの粗いピッチで構成された光取リ出
し機構であっても十分に実用に供することが出来た。

【００３３】しかしながら、カラーフィルター１１が配
設されたカラー反射型液晶の場合には、この様な簡単な
設計手順は全く通用しないのであり、ＲＧＢ三色の干渉
関係が、それぞれ波長が異なることによって微妙に違い
を生じることを考慮して、色にじみの効果を完全に除去
するピッチ配置の設計がなされなければならないのであ
る。

【００３４】具体的には、図１に示される如く、カラー
フィルター１１におけるＲＧＢピクセル１１ａ〜１１ｃ
の配置ピッチＰ１に対して、対応する方向への光取り出
し機構の配置ピッチＰ２が、０．５８８×Ｐ１ ≦Ｐ２≦０．９０９×Ｐ１、もしくは、１．１×Ｐ１≦Ｐ２≦１．７×Ｐ１、の範囲、より好ましくは、０．７２２×Ｐ１≦Ｐ２≦０．８８３×Ｐ１、もしくは、１．１３５×Ｐ１≦Ｐ２≦１．４３５×Ｐ１、の範囲、更に好ましくは、０．７８９×Ｐ１≦Ｐ２≦０．８６９×Ｐ１、もしくは、１．１５２×Ｐ１≦Ｐ２≦１．３０２×Ｐ１、の範囲とされるのである。このようにして光取り出し機
構１５のピッチＰ２を定めることにより、モアレ模様や
色にじみの無い、極めて外観品質に優れたフロントライ
ト用の導光体１４を得ることが出来るのである。

【００３５】上述のような設計指針に基づいて、カラー
フィルター１１に対して光取り出し機構１５のピッチ配
置を定めた本発明におけるフロントライト用の導光体１
４は、特に、図１及び図２に見られるような、ストライ
プ状のＲＧＢピクセル１１ａ〜１１ｃを有するカラーフ
ィルター１１を用い且つ光源１６が図１及び図２に示さ
れるように導光体１４の一側端部１４ａに配設され、例
えば非対称プリズム部１５ａをアレー状に形成してなる
光取り出し機構１５をカラーフィルター１１のＲＧＢス
トライプと略並列して配置しなければならない場合等に
極めて有効である。

【００３６】また、本発明におけるフロントライト用の
導光体において、特に好ましくは、光取り出し機構１５
の配置ピッチＰ２は一定ではなく、ランダムにピッチが
変化する態様とされている。これによって、モアレ模様
や色にじみの問題を、一層、発生しづらくするばかりで
なく、反射型液晶パネルをドライブして行う、画像表示
パターンを変化させたモアレ模様の発生テストでも、問
題を起こリづらくすることが可能となるのである。

【００３７】本発明における好ましい態様のフロントラ
イト用の導光体１４は、樹脂材料によって形成される。
特に、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、又は環状ポリオレフィン系樹脂が好適
に用いられる。また、導光体１４は被照明体の前面部に
配設されるため、外光の反射やパターン見えによる画像
品質の悪化を防止する上で、導光体１４には反射防止処
理やアンチグレア処理が施されていることが好ましく、
特に下面１４ｂ側への処理が有効である。

【００３８】具体的には、フッ化マグネシウム、フッソ
系樹脂等の低屈折率物質を用いた多層薄膜コーティング
による方法、反射防止処理加工の施されたフィルムを貼
り付けることによる方法、表面部のビーズコーティン
グ、マット処理等によってアンチグレア処理を施す方法
が代表的である。

【００３９】本発明の液晶ディスプレイ装置において、
反射型液晶パネルを用いた液晶ディスプレイ装置とは、
液晶セル面内、もしくは背面に高反射率の反射板を配
し、外光を反射して表示に用いる液晶ディスプレイ装置
のことであり、詳しくは単純マトリクス駆動スーパーツ
イステッドネマチックモード、アクティブマトリクス駆
動ツイステッドネマチックモード、単純マトリクス駆動
ゲストホストモード等の液晶表示素子が挙げられ、これ
ら液晶ディスプレイ装置の前面に前述した導光体１４を
有するフロントライト１３を配設することによって、暗
所においても視認性の良好な反射型の液晶ディスプレイ
装置を提供することが可能である。

【００４０】以上の様に、本発明によってカラーフィル
ターを用いた反射型の液晶ディスプレイ装置におけるフ
ロントライトとして、十分な照明効率を備えながら、モ
アレ模様や色にじみ等の外観を悪化させる現象が発生す
ることが無い、液晶ディスプレイ装置として極めて好適
な特性を兼ね備えた照明光学系を提供することが可能と
なった。

【００４１】

【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。（実施例１）図１に示した構造のフロントライト付き反
射型の液晶ディスプレイ装置を製造した。導光体１４と
して２１４．４×１６２．７ｍｍ、厚み２．０ｍｍのア
クリル樹脂（三菱レイヨン製アクリペットＴＦ８）を使
用し、長辺部に管径１．６ｍｍφなる冷陰極管（ハリソ
ン東芝ライティング製）からなる線状光源１６を配設
し、該冷陰極管の周囲を白色フィルムからなるリフレク
タ１９で覆って導光体１４の側端部１４ａに照明光線が
入射する構造とした。

【００４２】導光体１４の断面形状は、図１に示される
如く、上面１４ｃが非対称のプリズム部１５ａをアレー
状に形成した形状とされた。すなわち、光の方向変換に
寄与する傾斜面部１５０の傾斜角度αを４３度とし、逆
側の傾斜角度を２度として、被照明体である反射型液晶
パネルに、図５に示すような経路を経て、照明光線が当
たる様、マイクロプリズムアレーが光取り出し機構１５
として導光体１４の上面１４ｃに形成された。

【００４３】マイクロプリズムアレー構造が形成された
金型の作成は、ステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４）上にニ
ッケル無電解メッキが施された母材を単結晶ダイアモン
ドバイトによってフライス加工する方法が用いられ、こ
の方法によって製作した金型をスタンパとして定法の射
出成型法によって上記導光体が成型された。

【００４４】また、反射型液晶パネルとしては、図１に
示される如く、ストライプ状にＲＧＢピクセル（８０μ
ｍ×２４０μｍ）１１ａ〜１１ｃが配置されたカラーフ
ィルター１１を有する、カラー反射型液晶パネルが用い
られ、且つ導光体１４の上面１４ｃにアレー状に形成さ
れた断面非対称なプリズム部１５ａの尾根線がカラーフ
ィルター１１にあるＲＧＢストライプと略平行となる様
に、導光体１４の光取り出し機構１５が設けられた。

【００４５】外観的に好ましくないモアレ模様や色にじ
み現象を抑制するため、稜線の配置ピツチ（Ｐ２）は９
３．７μｍとされ、ＲＧＢピクセル１１ａ〜１１ｃの配
置ピッチ（Ｐ１）８０μｍに対して１．１７１倍とする
設計とされた。導光体１４の両表面には共にシリカによ
るアンカーコート処理を施した後にフッ化マグネシウム
とチタニアからなる反射防止膜を電子ビーム蒸着法によ
り蒸着し反射防止処理を施した。５５０ｎｍにおける透
過率は０．３７％である。

【００４６】フロントライトの点灯には管電流が４．５
ｍＡで一定となるようにして、専用のインバータユニッ
トを用いて点灯した。有効発光エリアから１０ｍｍ内側
の長方形を縦横４等分し、交点２５点を測定ポイントと
して、輝度測定装置(トプコム製、ＢＭ−７）を用いて
反射型液晶パネル上の輝度を測定した。結果を表１に示
す。

【００４７】カラーフィルター１１のＲＧＢピクセル１
１ａ〜１１ｃに対して適切に導光体１４の光取リ出し機
構１５の配置ピッチＰ２が定められたため、モアレ模様
ばかりでなく、色にじみ現象についても目立たないレベ
ルに抑えられ、外観的に極めて好ましいフロントライト
付きの液晶ディスプレイ装置が得られた。

【００４８】（実施例２）実施例１記載の導光体１４に
おいて、光取り出し機構１５である非対称プリズムアレ
ーの配置ピッチＰ２が９２．８μｍ〜９６．８μｍの範
囲でランダムに揺らぐ様にしたことの他は実施例１と同
様にして、フロントライト付きの液晶ディスプレイ装置
を得た。結果を表１に示す。

【００４９】（実施例３）実施例１記載の導光体１４に
おいて、光取り出し機構１５である非対称プリズムアレ
ーの配置ピッチＰ２を６８．５μｍとしたことの他は実
施例１と同様にして、フロントライト付きの液晶ディス
プレイ装置を得た。結果を表１に示す。

【００５０】（実施例４）実施例１記載の導光体１４に
おいて、光取り出し機構１５である非対称ブリズムアレ
ーの配置ピッチＰ２が６５．０μｍ〜６９．０μｍの範
囲でランダムに揺らぐ様にしたことの他は実施例１と同
様にしてフロントライト付きの液晶ディスプレイ装置を
得た。結果を表１に示す。

【００５１】（比較例１）実施例１記載の導光体１４に
おいて、光取り出し機構１５である非対称プリズムアレ
ーの配置ピツチＰ２を１５４μｍとしたことの他は実施
例１と同様にして、フロントライト付きの液晶ディスプ
レイ装置を得た。結果を表１に示す。

【００５２】（比較例２）実施例１記載の導光体１４に
おいて、光取り出し機構である非対称プリズムアレーの
配置ピッチＰ２が１４９．０μｍ〜２３５．０μｍの範
囲でランダムに揺らぐ様にしたことの他は実施例１と同
様にして、フロントライト付きの液晶ディスプレイ装置
を得た。結果を表１に示す。

【００５３】（実施例５）導光体１４として４２．０×
２９．０ｍｍ、厚み１ｍｍのアクリル樹脂を使用し、図
２に示されるように短辺部に第２の導光体である光学ロ
ッド１７を配置し、光学ロッド１７の側端部に幅２．４
ｍｍのＧａＮ系白色ＬＥＤからなる発光ダイオード１６
ａを２個配設した。光学ロッド１７には、図３（ａ）に
示される如く、頂角９０度、ピッチ１５０μｍなるＶ溝
が密に側端部に設けられて、点光源である白色ＬＥＤか
らの出射光を線状光源に変換している。また光学ロッド
１７の周囲は白色ポリエステルフィルムからなるリフレ
クタ１９で覆った。

【００５４】導光体１４の断面形状は、図２及び図４
（ｄ）に示される如く、上面１４ｃがＶ溝１５ｂをアレ
ー状に形成した形状（Ｖ溝アレー）とされ、具体的に
は、Ｖ溝１５ｂは、その傾斜面部１５０の傾斜角度αが
４５度とされ、幅が２０μｍとされ、被照明体である反
射型液晶パネルに、傾斜面部１５０を経て照明光線があ
たる様にアレー状に形成された。

【００５５】Ｖ溝アレー構造が形成された金型の作成に
は、鏡面研磨したアクリル樹脂を単結晶ダイアモンドバ
イトによってフライス加工する方法が用いられ、この方
法によって製作したアクリル樹脂を母型（マスター）と
してアクリル樹脂上にニッケル蒸着を施し、更にニッケ
ル電鋳加工を行ってＶ溝を転写出来る金型を得た。この
金型をスタンパとして定法の射出成型法によって上記導
光体が成型された。

【００５６】また、反射型液晶パネルとしては、図２に
示される如く、ストライプ状にＲＧＢピクセル（７２μ
ｍ×２２０μｍ）が配置されたカラーフィルターを有す
る、カラー反射聖液晶パネルが用いられ、かつ、導光体
１４の上面１４ｃに設けられたＶ溝アレー部の尾根線が
カラーフィルター１１にあるＲＧＢストライプと略平行
となる様に、導光体１４の光取リ出し機構１５が設けら
れた。

【００５７】外観的に好ましくないモアレ模様や色にじ
み現象を抑制するため、稜線の配置ピッチ（Ｐ２）は８
４．０μｍとされ、ＲＧＢピクセルの配置ピッチ（Ｐ
１）７２．０μｍに対して１．１６７倍とする設計とさ
れた。

【００５８】導光体１４の両表面には共にシリカによる
アンカーコート処理を施した後にフッ化マグネシウムと
チタニアからなる反射防止膜を電子ビーム蒸着法により
蒸着し反射防止処理を施した。５５０ｎｍに於ける透過
率は０．４９％である。

【００５９】フロントライトの点灯には順方向電流が２
０．０ｍＡで一定となるようにして、専用のインバータ
ユニットを用いて点灯した。有効発光エリアから５ｍｍ
内側の長方形を縦横２等分し、交点９点を測定ポイント
として、輝度測定装置（トプコム製、ＢＭ−７）を用い
て反射型液晶パネル上の輝度を測定した、結果を表１に
示す。

【００６０】カラーフィルター１１のＲＧＢピクセルに
対して適切に導光体１４の光取リ出し機構１５の配置ピ
ッチＰ２が定められたため、モアレ模様ばかりでなく、
色にじみ現象についてても目立たないレベルに抑えら
れ、外観的に極めて好ましいフロントライト付きの液晶
ディスプレイ装置が得られた。

【００６１】（実施例６）実施例５記載の導光体１４に
おいて、光取り出し機構１５であるＶ溝アレーの配置ピ
ッチＰ２を５８．３μｍとしたことの他は実施例５と同
様にして、フロントライト付きの液晶ディスプレイ装置
を得た。結果を表１に示す。

【００６２】（実施例７）実施例５記載の導光体１４に
おいて、光取リ出し機構１５であるＶ溝アレーの配置ピ
ッチＰ２が８３．５μｍ〜９１．４μｍの範囲でランダ
ムに揺らぐ様にしたことの他は実施例５と同様にしてフ
ロントライト付きの液晶ディスプレイ装置を得た。結果
を表１に示す。

【００６３】（比較例３）実施例５記載の導光体１４に
おいて、光取リ出し機構１５であるＶ溝アレーの配置ピ
ッチＰ２を１３９μｍとしたことの他は実施例５と同様
にして、フロントライト付きの液晶ディスプレイ装置を
得た。結果を表１に示す。

【００６４】（比較例４）実施例５記載の導光体１４に
おいて、光取り出し機構１５であるＶ溝アレーの配置ピ
ッチＰ２が１５５．０μｍ〜２１１．０μｍの範囲でラ
ンダムに揺らぐ様にしたことの他は実施例５と同様にし
て、フロントライト付き液晶ディスプレイ装置を得た。
結果を表１に示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフロント
ライト用の導光体によれば、カラーフィルターのＲＧＢ
ピクセルに対して適切に導光体の光取リ出し機構の配置
ピッチが定められるため、モアレ模様ばかりでなく、色
にじみ現象についても目立たないレベルに抑えられ、外
観的に極めて好ましいフロントライト用の導光体を得る
ことができる。

【００６７】また、本発明におけるフロントライト用の
導光体を用いた液晶ディスプレイ装置によれば、十分な
照明効率を備えながら、モアレ模様や色にじみ等の外観
を悪化させる現象が発生することが無い、極めて好適な
特性の照明光学系を備えた液晶ディスプレイ装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る液晶ディスプレイ装
置の主要部を概略的に示す構成説明図である。

【図２】本発明の他の実施形態に係る液晶ディスプレイ
装置の主要部を概略的に示す構成説明図である。

【図３】本発明の液晶ディスプレイ装置で用いられるフ
ロントライトにおいて導光体の一側端部に配設する光源
の別な具体例を概略的に示す平面図である。

【図４】本発明の液晶ディスプレイ装置で用いられるフ
ロントライトにおいて導光体の上面に形成される各種の
光取り出し機構を概略的に示す断面図である。

【図５】図４に示される光取り出し機構の一例を用いて
当該光取り出し機構を構成する傾斜面部における傾斜角
度αの定義を説明する構成説明図である。

【図６】本発明の液晶ディスプレイ装置で用いられるフ
ロントライトにおいて導光体の下面に形成される各種の
光取り出し機構を概略的に示す断面図である。

【図７】図６に示される光取り出し機構の一例を用いて
当該光取り出し機構を構成する凸突起部における深さＨ
と幅Ｗの定義を説明する構成説明図である。

【図８】本発明の更に他の実施形態に係る液晶ディスプ
レイ装置の主要部を概略的に示す構成説明図である。

【図９】従来のフロントライト付き液晶ディスプレイ装
置の主要部を概略的に示す構成説明図である。

【符号の説明】

１０液晶ディスプレイ装置１１カラーフィルター１１ａ〜１１ｃＲＧＢピクセル１２反射型液晶パネル１３フロントライト１４導光体１４ａ一側端部（光入射面）１４ｂ導光体の下面１４ｃ導光体の上面１５光取り出し機構１５ａ非対称型のプリズム部１５ｂＶ溝１５ｃＵ溝１５ｄ凸突起１５ｅ凹部１６光源１６ａ発光ダイオード１７光学ロッド１８光出射機構１９リフレクタ２０導光体光入射面に対する法線２１光線の軌跡２２ａ、２２ｂ光線の軌跡１５０傾斜面部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ 1/13357 1/13357 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｂ 9/30 ３９０ 9/30 ３９０Ｚ 9/35 9/35 // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02 103:00 103:00 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H048 BA02 BB02 BB10 BB42 2H091 FA03X FA23X FA37X FC25 FD06 LA19 5C094 AA02 AA08 AA48 BA43 CA19 CA24 EA06 EB02 EB04 ED01 ED03 FA01 FA04 JA01 5G435 AA01 AA04 BB12 BB16 CC09 CC12 EE22 FF02 FF08 GG12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーフィルターを有する反射型液晶パ
ネルの前面に配設されて用いられるフロントライト用の
導光体であって、前記導光体には、前記反射型液晶パネルの配設方向へ光
を出射させる光取り出し機構が設けられ、前記カラーフ
ィルターのＲＧＢピクセルの配置ピッチをＰ１とし、前
記光取り出し機構の配置ピッチをＰ２とする時、０．５８８×Ｐ１≦Ｐ２≦０．９０９×Ｐ１、もしくは、１．１×Ｐ１≦Ｐ２≦１．７×Ｐ１、なる関係を満足するように前記Ｐ２が定められているこ
とを特徴とするフロントライト用の導光体。
【請求項２】前記光取り出し機構が、前記導光体の前
記反射型液晶パネルと相対する面側に設けられた傾斜角
２５〜６５度なる多数の傾斜面部で形成されていること
を特徴とする請求項１に記載のフロントライト用の導光
体。
【請求項３】前記光取り出し機構が、前記導光体にお
ける反射型液晶パネル配設側の面に設けられた断面アス
ペクト比０．７〜２．５なる多数の凸突起で形成されて
いることを特徴とする請求項１に記載のフロントライト
用の導光体。
【請求項４】前記光取リ出し機構の前記配置ピッチＰ
２が、ランダムに変化していることを特徴とする請求項
２又は３に記載のフロントライト用の導光体。
【請求項５】前記導光体における反射型液晶パネル配
設側表面には反射防止処理が施されていることを特徴と
する請求項２〜４のいずれかに記載のフロントライト用
の導光体。
【請求項６】前記導光体の少なくとも一方の面にはア
ンチグレア処理が施されていることを特徴とする請求項
２〜５のいずれかに記載のフロントライト用の導光体。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のフロン
トライト用の導光体を反射型液晶パネルの前面に配設し
てなる液晶ディスプレイ装置。