JP2005128567A - 液晶表示装置、面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画面の輝度が高くかつ画面内輝度均一性が良好で、さらには視野角が広く視野角特性の良い液晶表示装置およびその面光源装置を提供すること。
【解決手段】平板状の基体の少なくとも一つの側面を光入射面とし、これに交わる基体の一主面を光出射主面として備え、光出射主面内には、基体と光学的に同一の材料から形成される複数の突起が配設され、この複数の突起は、それぞれ、該突起を構成する複数の斜面のうち光入射面から最遠の主斜面が入射光を透過する光出射面からなり、かつ、該主斜面以外の斜面が、最遠の主斜面での反射を経ずにかつ光入射面と対向する基体の側面での反射を経ずに入射する光を全反射する条件を満たす面からなる導光板と、液晶パネルと導光板の光出射面との間に介挿された、導光板からの出射光の光路を制御する光学素子とを具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、背面光源に導光板を有する液晶表示装置および、これに用いられる面光源装置に係り、特にいわゆるサイドライト（エッジライト）方式の液晶表示装置および面光源装置に関する。

液晶表示装置などの受光型の表示装置に用いられる背面光源手段としては、液晶パネルの背面に直管状の蛍光灯を複数本並べて配置した照明あるいはＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光素子のような面状発光素子の照明手段を配する、いわゆる直下型方式と、液晶パネルに重ねて配置された導光板の側面に１本又は２本程度配置された直管状の小型蛍光灯あるいはアレイ状のＬＥＤ（発光ダイオード）のような照明手段を配する、いわゆるサイドライト（エッジライト）方式が用いられている。

サイドライト方式では、前記の如く、液晶パネル背面に導光板を配置し、この導光板の端面に光源を配置する構造が一般的である。この導光板の内向主面には拡散ドットや乱反射面が設けられ、光源からの照明光を液晶パネルに向かって拡散出射あるいは乱反射させることによって、液晶パネルの光透過制御作用による表示を行うための光源光を、液晶パネルに供給していた。

しかしながら、従来の導光板を用いた液晶表示装置では、拡散光を液晶パネルに入射させるため、液晶パネル内部を斜めに横切る光成分の制御は行なわれていなかった。このため、液晶パネルに入射する光成分の方向に依存してリタデーション値Δｎｄ（ｎ：液晶層の光屈折率、ｄ：光路長）が異なったものとなり、その結果としてコントラストが低下するという悪影響があった。

また、従来の導光板を用いた液晶表示装置では、導光板内部での光損失が大きいので、液晶表示装置の輝度を向上するためには光源の出力を大きくする必要があり、これは消費電力の増大につながる。従って、液晶表示装置全体としての消費電力を低減することが困難であるという問題があった。

また、従来の液晶表示装置においては、導光板内部での光損失等により光源からの到達距離に応じて光出力が小さくなって、表示パネルの位置に依存した輝度むらが生じると言う問題があった。

また、液晶パネルを用いた従来の液晶表示装置においては、液晶パネル自体に固有の視野角特性を有しており、一般には、例えばＣＲＴのような他の液晶表示装置と比べて視野角が狭くしかも偏りがあるという問題があり、その用途に応じて視野角を制御することが必要であった。

本発明は、上記のような問題を解決して、入射光に対する出射光の利用効率が高くかつ出射光の出射角度を好適な角度に制御して揃えることを可能とした導光板を用いて、画面の輝度が高くかつ画面内輝度均一性が良好で、さらには視野角が広く視野角特性の良い液晶表示装置およびその面光源装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液晶表示装置は、２枚の平行基板間に液晶層が挟持された液晶パネル及び前記パネルの背面に設けられた導光板を有する液晶表示装置であって、平板状の基体の少なくとも一つの側面を光入射面とし、これに交わる前記基体の一主面を光出射主面として備え、前記光出射主面内には、前記基体と光学的に同一の材料から形成される複数の突起が配設され、前記突起は、該突起を構成する複数の斜面のうち光入射面から最遠の主斜面が入射光を全反射する条件を破るように形成された光出射面からなり、かつ該主斜面以外の斜面が前記光入射面から入射した光が前記導光板の光軸に対してその屈折率で決まる所定の角度分布で伝播する入射光を全反射する条件を満たす面からなる導光板と、前記液晶パネルと前記導光板の光出射面との間に介挿された、前記導光板からの出射光の光路を制御する光学素子とを具備することを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記導光板の突起のピッチは、前記液晶パネルを構成する画素のピッチよりも小さいことを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記光学素子はプリズムシ−トであることを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記プリズムシ−トを構成するプリズムのピッチは前記液晶パネルを構成する画素のピッチよりも小さいことを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記プリズムシ−トを構成するプリズムのピッチは前記導光板の突起のピッチよりも大きいことを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記光学素子は、導光板からの出射光を透過するモードと該出射光を拡散するモードを切り換えられることを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記光学素子は、高分子分散型液晶セルであることを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記高分子分散型液晶セルの一方の基板は偏光能を有することを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記２枚の平行基板のうち前記液晶パネルの観測側から見て前面側に位置する基板の前面に、前記液晶パネルの出射光の光路を制御する光学素子が配設されたことを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記導光板の光入射主面と光源との間に光源光を偏光させる素子が介挿されたことを特徴とする。

また、本発明に係る面光源装置は、管状光源と、該管状光源からの光を伝播する導光板とを備えた面光源装置において、前記導光板は、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面側に配置される前記導光板と一体の複数の突起と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の前記一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面と相対する他の主表面側に配置される前記導光板と一体の光路変更手段とを含むことを特徴とする。

また、上記の面光源装置において、前記突起は、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光板外に射出する第１出射面と、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記第１出射面に導くまたは前記導光板内に反射する第１反射面とを含む断面三角形状であることを特徴とする。

また、上記の面光源装置において、前記光路変更手段は、前記他の主表面に形成され前記光源光を前記導光板の前記一主表面に反射する複数の第２反射面であることを特徴とする。

また、上記の面光源装置において、前記第１反射面は、平面的に前記第２反射面間に配置されることを特徴とする。

また、本発明に係る別の液晶表示装置は、複数の表示画素から成る有効表示領域を含む表示パネルと、管状光源および前記管状光源からの光源光を伝播する導光板とを備えた面光源装置とを含む液晶表示装置において、前記導光板は、該導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面側に配置される前記導光板と一体の複数の突起と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の前記一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面と相対する他の主表面側に配置される前記導光板と一体の光路変更手段とを含むことを特徴とする。

また、本発明の別の面光源装置は、管状光源と、該管状光源からの光を選択的に出射する複数の突起を一主表面に含む導光板とを備えた面光源装置において、前記導光板は、前記管状光源を前記導光板の厚さ方向に収納し、且つ前記管状光源からの前記光源光を前記導光板に導くよう前記厚さ方向に形成された光導入平面を含む収納部を備えたことを特徴とする。

また、上記の面光源装置において、前記突起は、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光板に導くまたは前記導光板内に反射する反射面とを含む断面三角形状であることを特徴とする。

また、本発明に係るさらに別の液晶表示装置は、複数の表示画素からなる有効表示領域を含む表示パネルと、前記表示パネルに面光源光を照射する管状光源及び該管状光源からの光源光を選択的に出射する複数の突起を一主表面に含む導光板とを備えた面光源装置とを含む液晶表示装置において、前記導光板は、前記管状光源を前記導光板の厚さ方向に収納し、かつ前記管状光源からの前記光源光を前記導光板に導くよう前記厚さ方向に形成される光導入平面を含む収納部を備えたことを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記管状光源は、前記表示パネルの前記有効表示領域内に対応して配置されることを特徴とする。

また、本発明に係るさらに別の液晶表示装置は、複数の表示画素からなる表示領域を含む表示パネルと、前記表示パネルを駆動する駆動回路部と、管状光源と、該管状光源からの光源光を導入する、前記管状光源に近接配置される光導入面を含む導光板と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の一主表面側から選択的に出射する前記導光板の前記一主表面上に配置された複数の突起とを有する面光源装置と、を備えた液晶表示装置であって、前記導光板は、前記光導入面の導光板厚よりも肉薄の肉薄の領域を含み、前記駆動回路部は前記肉薄部に近接して配置されることを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記突起は、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光板外に出射する第１出射面と、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記第１出射面に導くまたは前記導光板内に反射する第１反射面とを含む断面三角形であることを特徴とする液晶表示装置。

また、上記の液晶表示装置において、前記表示パネルと前記駆動回路部とは、フレキシブル配線基板で電気的に接続されたことを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記フレキシブル配線基板が、駆動用ＩＣを具備していることを特徴とする。

また、上記の液晶表示装置において、前記表示パネルに、駆動用ＩＣが搭載されたことを特徴とする。

本発明によれば、入射光に対する出射光の利用効率が高くかつ出射光の出射角度を好適な角度に制御して揃えることを可能とした導光板を用いて、画面の輝度が高くかつ画面内輝度均一性が良好で、さらには視野角が広く視野角特性の良い液晶表示装置およびその面光源装置を提供することができる。

以下に、導光板およびそれを用いた液晶表示装置の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、液晶表示装置の実施形態に用いることができる導光板の斜視図を示す図である。図２は、図１における線Ｗ−Ｗ´に沿った断面を示す図である。

この導光板１は、その一方の端面を光入射端面２とする。またこの光入射端面２に隣接して、この面に略平行となるように図示しない蛍光管等を用いた光源が配置される。そして導光板１の一方の主面である光出射主面３には、複数の突起４が所定配列で形成されている。ここで、「略平行」とは、「理論的には全く平行であることが望ましいが、実際には製造上の誤差は許容できる」という意味である。以下、「略」（ほぼ）とは、このような意味の言葉として用いる。

この突起４は、光出射主面３と連続した複数の斜面４１、４２を有しており、導光板１の基体と屈折率が一致した光学的に同一な材料から形成されている。また光入射端面２に最も遠い斜面は出射面４２即ち入射光を全反射する条件を破るように形成され、一方、光入射端面２に最も近い斜面即ち全反射面４１は、入射光を全反射する条件で形成されている。この突起４の上記の面４１、４２以外の面Ｃ及びＤは、導光板１の側面に対してほぼ平行（つまり、光出射光主面３に対して垂直に崖状に切り立った状態）となるように形成されている。さらに光出射主面３の突起４形成部以外の全ての面は、後述するように入射光を全反射する条件となるように形成されている。

さて、導光板１の基体は通常、アクリル樹脂などを成型して形成され、その光屈折率ｎは概ね 1.5程度である。導光体内部に入射した光はその光軸に対して、θ1 ≦±ｓｉｎ-1（ 1／ｎ）の角度分布を有する成分となる。従って、この導光体１の内部に入射した光は、図２に示す通り概ね±42°の広がりをもったコーンとなる。

このコーン状の光成分の中で突起４部分に入った光のうち直接に出射面４２に到達した光は、図２中の実線矢印で示すように、導光板１外部に取り出される。一方、それ以上の仰角を有する光成分は、図２中の点線矢印で示すように、出射面４２に到達する前に突起部分の全反射面４１に到達しその面で反射することによって進路を曲げられて出射面４２に到達し、角度を変えて導光体から出射される。突起４部分に入らなかった光は、図２中の一点鎖線で示すように、導光板１内部で反射を繰り返しつつ進行して行き、複数の突起４のうちのいずれかの出射面４２から導光板１外部に取り出される。

その結果、出射面４２から取り出される光は、所定の仰角以下の成分のみとなり、その角度は導光板１に入射された際の光源光の方向分布のコーンよりも小さくなって、導光板１出射光の指向性が高められる。

次に、導光板１の構造についてさらに詳細に説明する。光入射端面２の長辺と短辺との２辺をそれぞれｙ軸、ｚ軸とし、ｚ軸に直交する光出射主面の１辺をｘ軸としたとき、ｙ軸成分を持つ光のｚ軸成分は、ｙ軸成分を持たない光のｚ軸成分に比べて小さくなる。即ち、ｙ軸成分を持つ光は、ｙ軸成分を持たない光に比べて全反射面４１に対し大きな入射角（ここで、入射角とは全反射面４１の法線と入射光とのなす角のことである）で入射することとなる。従って、少なくともｙ軸成分を持たない光が全反射面４１で全反射されるように設定すれば、この成分よりも大きな入射角で全反射面４１に到達する光、即ちｙ軸成分を持った光は全て全反射される条件となる。

この導光板においては、光源光の導光板１入射時つまり光入射端面２における入射光の角度分布のコーンは±42°の範囲内にあるから、ｙ軸成分を持たない光はｚ軸方向に最大42°の角度で広がって伝播する。従って、この光を全反射するように、全反射面４１の角度を設定すれば良い。

そこで、突起の全反射面４１と基体の光出射主面３との成す角θと、導光板１の材質の屈折率ｎとの関係を求めたところ、０≦θ≦ｓｉｎ-1（１／ｎ）＝42°の関係を持つとき、この面で入射光は全反射される条件となるが、導光板からの出射光量は出射面４２の面積に依存するので、要求される光量に応じて角度θを設定すればよい。

また、導光板１からの出射光のコーンは、ｓｉｎ-1（ 1／ｎ）／ 2のときに理論上最適であるので、このときに出射光の指向性を最も高めることができる。なお本実施形態の導光板では角度θ＝25°に設定しており、従って全反射面４１で入射光は全反射される。

また同時に、導光板１の側面（つまり光出射主面３とこれに対向するもう一方の主面と光出射端面とこれに対向するもう一方の端面とを除いた、残りの互いに対向する２つの側面）及び光出射主面３は、光入射端面２と直交するので、やはりこの条件を満たし、これらの面では入射光は全反射される。

なお、図２中の一点鎖線矢印で示すような、全反射面４１で反射された光は、光反射主面３に対向する対向主面５で反射されて再び光反射主面３側に向かうが、そのときの仰角が導光板１入射時に比べて小さくなっているため、全反射面４１の全反射条件を破ることはなく、従って導光板からの出射光の指向性が乱されることは無い。またこの導光板においては、光の屈折、反射現象を利用しているので、従来のような散乱ドットを形成した場合と比べて、光のエネルギロスを極めて少なくでき、光源光の利用効率を高めることができる。

なお、この導光板は、アクリル樹脂などの平板を加工することによって製作することができる。ただし、入射光を全反射させるためには、この面の表面粗さを、（入射光の波長／導光板の屈折率）で得られる値以下とするとことが好ましい。入射光の波長は一般に 400ｎｍ〜 700ｎｍに分布しているので、表面粗さを約 470ｎｍ以下、さらに好ましくは 270ｎｍ以下とすればよい。

図３は、上記は別の導光板１を示す図である。即ち同図に示すように、突起４の形状を導光板１のｙ軸に長手方向が沿った土手状とすることも可能である。つまり、上記の導光板１は突起４が個々に島状に分離形成されていたが、この導光板１は、ｙ軸に沿って一繋がりの形状に形成することによって、導光板の加工が容易になるという利点がある。しかもこのような形状の突起４は、上記の場合と同様に出射光の角度分布を整える効果を有することは言うまでもない。

（実施形態１）
図４は、上記の各導光板１を用いた液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。

即ち、液晶パネル２０の観測対象となる面とは反対側である背面には、液晶パネル２０と略平行に本実施形態の導光板２１が配置され、この導光板２１の一方の端面には、蛍光管のような線状の光源２２が端面と平行に配置されている。なお、図示は省略したが、この線状光源２２の後部を覆うように断面がパラボラ状のリフレクタなどを設けて、光源光の前方利用効率を高めてもよいことは言うまでもない。

そして、液晶パネル２０と導光板２１との間には、プリズムレンズシ−トからなる光学素子２３が介挿されている。この光学素子２３は、光の屈折効果によって、導光板２１から出射された光を、液晶パネル２０に対してほぼ垂直になるようにその光路を曲げる機能を備えている。

このような構造の本発明に係る液晶表示装置においては、光源２２からの光が導光板２１によって指向性を持つように変換されて出射された後、プリズムレンズシ−ト２３に導かれて角度分布の揃えられた光（バックライト）として液晶パネル２０へと出力されるので、液晶パネル２０内部を斜めに横切る光成分を減少させることができる。その結果、導光板１から出射される光は、液晶パネル２０の画面前面に亙ってその内部ではほぼ均一な光路長ｄを有することとなり、そのΔｎｄ（リタデーション値）が均一化される。また、液晶パネル２０の正面方向から見た場合の輝度、コントラストを大幅に向上することができた。

なお、上記導光板２１の突起間のピッチは、液晶パネル２０を構成する単位画素間のピッチ（例えば 100μｍ）よりも小さいことが好ましく、例えば10〜30μｍ程度が好ましい。これにより、観察者が均一な光を感じることができ、ムラの無い良好な表示画像が得られる。

さらに、プリズムレンズシート２３のプリズム間のピッチは、導光板２１の突起のピッチよりも大きく、液晶パネル２０を構成する単位画素間のピッチよりも小さいことが好ましい。これにより、突起およびプリズムの周期を目で感じなくなり、ムラのない良好な表示画像を得ることができる。

また、図２３に示すように、導光板２１と液晶パネル２０との間に、導光板からの出射功を透過するモードと拡散するモードとを切り換えるための素子２３０１を配置してもよい。このような素子としては、例えば高分子分散型液晶素子を用いることができる。高分子分散型液晶素子に対して、その素子の光学的状態を透過状態とする電圧を印加することによって、導光板から出射された光は一定角度内に集束されたまま液晶パネル２０に入射される。一方、高分子分散型液晶素子を散乱状態とする電圧を印加すると、導光板から出力された光はこの素子内で散乱されて出力され、液晶パネル２０に入射される。

これを利用して、例えば正面方向の輝度、コントラストが要求される場合、あるいはリタデーション値を均一化したい場合には、高分子分散型液晶素子を散乱状態にして、用途に応じて切り換えることができる。

また、高分子分散型液晶を構成する基板のうち、一方を偏光能を有するプラスチック基板とし、液晶パネル２０の偏光板と兼用させることにより、表示装置の軽量化が可能となる。

また、図２２に示すように、導光板２１と光源２２との間に、ビームスプリッタ２２０１などの偏光素子を配置してもよい。即ち、導光板２１は、光の屈折、反射現象を利用しているので、入射光の偏光状態を保存したままで出射することが可能である。

従って、ビームスプリッタ２２０１によって予め偏光された光は、導光板からその偏光状態を保ったまま出力されて液晶パネル２０に入射する。これにより、液晶パネル２０の外面に装着された偏光板における光のロスを低減することが可能となる。

（実施形態２）
この第２の実施形態の液晶表示装置は、第１の実施形態で示した液晶表示装置に加えて、液晶表示装置の視野角の制御を行なう光学要素としてマイクロレンズユニットを用いたことを特徴としている。即ち図５に示すように、液晶パネル２０の前面に図４の構造に加えてマイクロレンズユニット２４を配している。こうすることによって、液晶パネル２０を通過した光の出射方向を拡散させて、観測される画面の視野角を広げることが可能となる。しかもこのとき、液晶パネル２０に入射する光は上記実施形態と同じく一定の指向性を有するので、表示のコントラストは大幅に向上されている。

なお、図５に示す構造は、マイクロレンズユニット２４を配することによって広視野角を実現するものであるが、液晶表示装置の用途によっては特定方向に限った視野角が要求される場合もある（例えば、光軸が一定に設定された頭部搭載型液晶表示装置の場合など）。この場合には、光学素子２４として液晶パネルの出射光を所定方向に屈折させる機能をもったプリズムレンズユニットを配しても良い。

上記各実施形態においては、突起４を導光板１の前面に亙って同一形状、均一密度で配置したが、以下のように、突起の形状を異ならしめることにより導光板出射光出力の均一化を図ってもよい。

即ち、導光板５１においては、図６に示すように、突起５４の体積を光入射端面５３からの距離に応じて異なる値としたものである。即ち、光入射端面５３に近い側の突起５４の出射面５２の面積は小さくし、光入射端面５３から離れるに従ってこの面積を大きくする。

こうすることによって、光源から入射した光が導光板５３内部で光入射端面５３からの距離に応じて多少の損失が生じた場合であっても、これを補償すべく出射面５２の面積を加減すればよい。

上記においては、出射面５２の面積を変更したが、同一形状の突起を配置しつつその配置密度を変えてもよい。

即ち、図７に示すように、導光板６１においては光入射端面側６２の突起６３の配置密度を小さくし、光入射端面６２から離れるにしたがってこの密度を大きくする。その結果、光出射主面の単位面積あたりの出射面６４の面積は光入射端面６２から離れるにしたがって大きくなり、光源から入射した光が光入射端面６２からの距離に応じて多少の損失が生じた場合であっても、これを補償すべく突起の配置密度を加減すればよい。そして、図６に示した導光板５１の場合と比べて突起の高さが同じであるため、液晶パネルとともに液晶表示装置内における実装がより容易になるという利点も得られる。

このように、上記各実施形態においては、拡散光源からの光に指向性を持たせることができ、また光の損失も極めて少ないという利点を備えている。なお、本発明は、上記実施形態の構造に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の変形が可能であることは言うまでもない。

上記各実施形態の構造に加えて、例えば導光板の光入射主面と光源との間に、光源光の出射方向を制御するプリズムレンズアレイなどの光学系を導入しても良い。すなわち、この光学系を用いて、光源光の導光板入射時の光成分のコーンの広がりを制限したり、あるいはそのコーンを上下方向に２分割し、入射されてきた光源からの入射光の導光板内部での進行方向を最適化して、光源光の利用効率をさらに向上することができる。

また、上記の各実施形態における導光板は、光の屈折効果を利用しているので、従来の光散乱方式の導光板とは異なり、入射光の偏光特性を保存しつつ出射するという特長を備えている。従って、例えば偏光を利用するＴＮ型液晶表示装置にこの導光板を組み込む場合などには、導光板の光入射端面と光源との間に、変更機能を備えた光学系を導入することにより、光源光の入射時点で偏光を持たせることができる。従って、偏光板を光入射端面程度の小面積のものとすることができ、従来の液晶パネルに貼設されていた大きな偏光板の少なくとも１枚を省略することが可能となる。

（実施形態３）
以下に、本発明の第３実施形態の液晶表示装置について図面を参照して説明する。 この実施形態の液晶表示装置１は、図８、図９に示すように、ノーマリ・ホワイト・モードで動作する光透過型の液晶パネル１０１、液晶パネル１０１の一端辺に配置される４個ののＸ−ＴＡＢ８０１，８０２，８０３，８０４、液晶パネル１０１の他の一端辺に配置される２個のＹ−ＴＡＢ８２１，８２２、４個のＸ−ＴＡＢ８０１，…８０４に接続されるＸ駆動回路基板８１１、２個のＹ−ＴＡＢ８２１，８２３に接続されるＹ駆動回路基板８３１、液晶パネル１０１の裏面側に配置される面光源装置９０１とを含む。

Ｘ−ＴＡＢ８０１，…８０４のそれぞれは、液晶表示装置１の外形寸法を小さくするよう、面光源装置９０１の裏面側に折り曲げられ、面光源装置９０１の裏面側に配置されるＸ駆動回路基板８１１に接続されている。

液晶パネル１０１は、対角14インチの表示領域１０３を備えており、図１１に示すように、アレイ基板２００と対向基板３００とがシール材（図示せず）を介して 5ミクロンの間隙を保持して配置され、この間隙に、互いに直交する方向にラビング処理が施されて配向性が付与されて成る配向膜２９１，３９１を介して正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を主体とした液晶層４０１が保持されている。

アレイ基板２００は、図１０、図１１に示すように、ガラス基板２０１の一主表面側に複数本の走査線Ｙｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）と複数本の信号線Ｘｉ（ｉ＝１，２，…ｍ）とがマトリクス状に配置され、走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとによって囲まれる領域にＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）から成る透明な画素電極２５１が配置されている。走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとの各交点近傍には、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）２３１が配置されている。このＴＦＴ２３１は、走査線Ｙｊ自体をゲート電極２１１とし、ゲート電極２１１上に配置される絶縁膜２１３、絶縁膜を介して配置される島状の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜２１５、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５上に配置されるチャネル保護膜２１７、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５に信号線Ｘｉから延在されて電気的に接続されるドレイン電極２２１、画素電極２５１とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５とを電気的に接続するソース電極２２３とを備えている。また、ドレイン電極２２１及びソース電極２２３とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１７との間には、良好なオーミック接合が得られるよう低抵抗半導体膜として不純物としてリンを含有するｎ+ 型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２２２，２２４がそれぞれ配置されている。

また、走査線Ｙｊと同一材料からなり、走査線Ｙｊと略平行に配線される補助容量線Ｃｊガラス基板２０１上に配置され、画素電極２５１と補助容量線Ｃｊとによって補助容量（Ｃｓ）が形成されている。

対向基板３００は、アレイ基板２００と対向するガラス基板３０１上に、アレイ基板２００のＴＦＴ２３１、信号線Ｘｉと画素電極２５１との隙間および走査線Ｙｊと画素電極２５１との隙間を遮光するよう配置される遮光膜３１１、遮光膜３１１間に配置される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色部から成るカラーフィルタ層３２１、カラーフィルタ層３２１上に配置されるＩＴＯから成る対向電極３３１とを含む。

そして、アレイ基板２００および対向基板３００の外表面には、それぞれ偏光板４１１，４２１が貼付され、このようにして複数の表示画素を備えた液晶パネル１０１は構成される。

次に、面光源装置９０１について説明する。この面光源装置９０１は、図９に示すように、アクリル樹脂から成る成形体であって、液晶パネル１０１の有効表示領域１０３よりも若干大きい略長方形状の導光板９１１、導光板９１１の一端面を光導入面９２１として近傍配置される管状光源９５１、管状光源９５１からの光源光を効率良く導光板９１１に導く反射フィルム９６１、導光板９１１と液晶パネル１０１との間に配置されるプリズムシ−ト９９１とを含む。

導光板９１１の主表面には、光導入面９２１から導入される光源光を選択的に、且つ導光板９１１から出射される光源光の広がりを抑えるよう、断面三角形状の第１突起列９１３が光導入面９２１と略平行に複数列配列されている。また、導光板９１１の他主表面上にも、光導入面９２１から導入される光源光を選択的に一主面側から出射するよう、断面三角形状の第２突起列９１５が光導入面９２１と略平行に複数列配列される。尚、これら第１突起列９１３および第２突起列９１５は、平面的に交互に配列され、また管状光源９５１から遠ざかるにつれてその配列ピッチが密になるように配列されている。

第１突起列９１３のそれぞれは、図１１に示すように、光導入面９２１側に反射面９１３ａ、導光板９１１の端辺側に出射面９１３ｈを含む。また、第２突起列９１５のそれぞれは、導光板９１１の端辺側に反射面９１５ａを含む。

管状光源９５１の光導入平面９２１から入射される光源光は、導光板９１１がアクリル樹脂製であることから、光導入面９２１の垂線に対して略42°の集光角（Ω１）をもって導光板９１１内に入射される。

このようなことから、光導入面９２１の垂線に対する第１突起列９１３の反射面９１３ａの成す角度（θ１）は40°に設定され、また突起列９１３の出射面９１３ｂ、９１５ｂの成す角度（θ２）は略90°に設定されている。ここでは、角度（θ１）を40°に設定したが、角度（θ１）はこれに限定されるものではなく、光導入面９２１から入射される光源光を概ね突起列９１３の出射面９１３ｂに導くよう設定されるものであれば良い。しかしながら、角度（θ１）が小さすぎると、突起列９１３を多数配列させることができなくなり、輝度むらを招く恐れがあることから、20〜40°の範囲内に設定することが望ましい。

また、ここでは角度（θ２）をほぼ90°に設定したが、出射光の広がりを小さくする上で80°以上であることが望ましく、90°を越える鈍角であっても良い。このような構成により、第１突起列９１３の出射面９１３ｂからは導光板９１１の一端辺に向かって略90°の広がり角（Ω２）に集光された光源光が出射されることとなる。

また、導光板９１１の光導入面９２１から入射される光源光が、光導入面９２１の垂線に対して略42°の集光角（Ω１）をもって導光板９１１内に入射されることから、光導入面９２１の垂線に対する第２突起列９１５の反射面９１５ａの成す角度（θ３）は20°に設定されている。ここでは、角度（θ３）を20°に設定したが、角度（θ３）はこれに限定されるものではなく、光導入面９２１から入射される光源光を概ね一主表面側に導くよう設定されるものであれば良い。しかしながら、角度（θ３）が小さすぎると、突起列９１５を多数配列させることができなくなり、輝度むらを招く恐れがあることから、10〜25°の範囲内に設定することが望ましい。

また、第２突起列９１５の他の面９１５ｂは、導光板９１１内を伝播する光源光が反射されないように形成されていれば良く、従ってここでは角度（θ４）を略90°に設定したが、 132°を越えないように設定されていれば良い。

このような構成により、第２突起列９１５の反射面９１５ａにより反射された光源光は導光板９１１の一主表面から出射されることとなる。

液晶パネル１０１と導光板９１１との間に配置されるプリズムシ−ト９９１は、導光板９１１側に向かって突出し、導光板９１１の突起列９１３と略平行に配列された複数の突起列９９３を含む。これら突起列９９３は、導光板９９１からの出射光を液晶パネル１０１側に導く屈折面９９３ａを含み、プリズムシ−ト９９１の主表面と屈折面９９３ａとの成す角度（θ５）はほぼ40°に設定されている。 これにより、導光板９１１上あるいは端辺に向かって出射される光源光は、液晶パネル１０１側に向かう光源光に制御される。

以上の構成により、この液晶表示装置は、次のように動作する。

管状光源９５１から導光板９１１の光導入面９２１に入射される光源光は、導光板９１１内を伝播し、その一部が第１突起列９１３の出射面９１３ｂから出射される。同様に、導光板９１１内を伝播する光源光は、その一部が第２突起列９１５の反射面９１３ａによって反射され、そして導光板９１１の一主表面側から出射される。

このようにして導光板９１１から出射される出射光は、プリズムシ−ト９９１により液晶パネル１０１に向かって集光された均一な画光源光に制御される。

以上のように、この実施形態の液晶表示装置によれば、導光板から液晶パネルに向かって出射される光源光は、導光板の一主表面上に、導光板と一体成形された第１突起列のみならず、導光板の他の主表面に導光板と一体に成形された第２突起列によっても液晶パネル側に向かう面光源光に変換されるので、各突起の成形ピッチに制約を受けても、均一な面光源光が得られ、よって輝度むらのない良好な表示画像が得られる。

この実施形態では、液晶パネルの他主表面側に突起列を設け、これにより光源光を一主表面側に導いたが、断面三角形状であって、管状光源側に反射面を備えた溝であっても良いことは言うまでもない。また、導光板の他主表面側には反射フィルムを配する。あるいは金属材料を被着させる等して反射性を向上させても良い。

また、この実施形態では、導光板としてアクリル樹脂製のものを用いたが、他の材料であっても良い。この場合、光導入面から入射される光源光の立体角は若干異なるため、各突起もしくは溝の成す角度は上述した事情を考慮して適宜変更すれば良い。

更に、この実施形態では、導光板の一端面を光導入面とし、この一端面に管状光源を近接して配置したが、管状光源は表示領域に相当する導光板に溝等を形成して配置しても良い。このようにすれば、表示領域に対する面光源装置の外形寸法を十分に小型に構成でき、よって表示装置の狭額縁化が達成される。

この発明の面光源装置によれば、生産性を損なうことなく、光利用効率が高く、しかも表示輝度の面内ばらつきを十分に軽減することができる。また、この面光源装置を用いた表示装置によれば、表示むらのない良好な表示画像を得ることが可能となる。

（実施形態４）
以下に、本願発明の第４の実施形態のアクティブマトリックス型の液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同様の部位には、図１〜図１１と同じ符号を付して、以下に説明する。

この実施形態の液晶表示装置は、図１２、図１３に示すように、ノーマリ・ホワイト・モードで動作する光透過型の液晶パネル１０１、液晶パネル１０１の一端辺に沿って搭載されシリアル画像データをパラレル画像データに直並列変換しアナログ画像データと成して出力する４個の信号線駆動用ＩＣ８０１，８０２，１８０３，８０４、液晶パネル１０１の他の一端辺に沿って搭載され順次走査パルスを出力する２個の走査線駆動用ＩＣ８２１，８２２、４個の信号線駆動用ＩＣ８０１，８０２，８０３，８０４にシリアル画像データ並びに制御信号を出力すると共に２個の走査線駆動用ＩＣ８２１，８２２にスタート信号並びに制御信号を出力する液晶パネル１０１の裏面側に配置される駆動回路基板８４１（図１３参照）、駆動回路基板８４１と信号線駆動用ＩＣ８０１，８０２，８０３，８０４とを接続するためのフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）８１１、駆動回路基板８４１と２個の走査線駆動用ＩＣ８２１，８２２とを接続するためのフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）８３１、更に液晶パネル１０１の裏面側に配置される面光源装置９０１とを含む。

また、図１３に示すように、画光源装置９０１は樹脂製のフレーム１１５に保持され、また駆動回路基板８４１も面光源装置９０１の裏面側にフレーム１１５によって保持される。更に、このフレーム１１５と表示領域１０３を露出する開口を備えた金属製のベゼル１１１とによって液晶パネル１０１は挟持されている。 液晶パネル１０１は、図１２に示すように対角14インチの表示領域１０３を備えて構成される。詳しくは、図１５に示すように、アレイ基板２００と対向基板３００とがシール材（図示せず）を介して 5ミクロンの間隙を保持して配置され、この間隙に、互いに直交する方向にラビング処理が施されて配向性が付与された配向膜２９１，３９１を介して正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を主体とした液晶層４０１が保持されている。

アレイ基板２００は、図１４、１５に示すように、ガラス基板２０１の一主表面側に複数本の走査線Ｙｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）と複数本の信号線Ｘｉ（ｉ＝１，２，…ｍ）とがマトリクス状に配置され、走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとによって囲まれる領域にＩＴＯ（Indium Tin-Oxide）から成る透明な画素電極２５１が配置されている。走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとの各交点近傍には、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）２３１が配置されている。このＴＦＴ２３１は、走査線Ｙｊ自体をゲート電極２１１とし、ゲート電極２１１上に配置される絶縁膜２１３、絶縁膜を介して配置される島状の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜２１５、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５上に配置されるチャネル保護膜２１７、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５に信号線Ｘｉから延在されて電気的に接続されるドレイン電極２２１、画素電極２５１とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５とを電気的に接続するソース電極２２３とを備えている。また、ドレイン電極２２１及びソース電極２２３とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１７との間には、良好なオーミック接合が得られるよう低抵抗半導体膜として不純物としてリンを含有するｎ+ 型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２２２，２２４がそれぞれ配置されている。

また、走査線Ｙｊと同一材料からなり、走査線Ｙｊと略平行に配線される補助容量線Ｃｊがガラス基板２０１上に配置され、画素電極２５１と補助容量線Ｃｊとによって補助容量（Ｃｓ）が形成されている。

対向基板３００は、アレイ基板２００と対向するガラス基板３０１上に、アレイ基板２００のＴＦＴ２３１、信号線Ｘｉと画素電極２５１との隙間および走査線Ｙｊと画素電極２５１との隙間を遮光するよう配置される遮光膜３１１、遮光膜３１１間に配置される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色部から成るカラーフィルタ層３２１、カラーフィルタ層３２１上に配置されるＩＴＯから成る対向電極３３１とを含む。

そして、アレイ基板２００および対向基板３００の外表面には、それぞれ偏光板４１１，４２１が貼付され、このようにして複数の表示画素を備えた液晶パネル１０１は構成される。

次に、面光源装置９０１について説明する。この面光源装置９０１は、図２に示すように、アクリル樹脂から成る成形体であって、液晶パネル１０１の有効表示領域１０３よりも若干大きい略長方形状の導光板９１１、導光板９１１の一端面を光導入面９２１として近傍配置される管状光源９５１、管状光源９５１からの光源光を効率良く導光板９１１に導く反射フィルム９６１、導光板９１１と液晶パネル１０１との間に配置されるプリズムシ−ト９９１とを含む。

導光板９１１は、光導入面９２１から遠ざかるにつれて肉厚が連続的に減少するよう構成されている。更に詳しくは、光導入面９２１の垂線に対して、導光板９１１の裏面側主表面の成す角度（θ）がほぼ 0.5°に設定されている。

そして、導光板９１１の一主表面上には、光導入面９２１から導入される光源光を選択的に、且つ導光板９１１から出射される光源光の広がりを抑えるよう、断面三角形状の突起列９１３が光導入面９２１と略平行に複数列配列されている。尚、この突起列９１３は、平面的に交互に配列され、また管状光源９５１から遠ざかるにつれてその配列ピッチが密になるように配列されている。また、突起列９１３のそれぞれは、図１５に示すように、光導入面９２１側に反射面９１３ａ、導光板９１１の端辺側に出射面９１３ｂを含む。

ところで、光導入平面９２１から入射される管状光源９５１の光源光は、導光板９１１がアクリル樹脂製であることから、光導入面９２１の垂線に対して略42°の集光角（Ω１）をもって導光板９１１内に入射される。

このようなことから、光導入面９２１の垂線に対する突起列９１３の反射面９１３ａの成す角度（θ１）は40°に設定され、また突起列９１３の出射面９１３ｂ、９１５ｂの成す角度（θ２）は略90°に設定されている。ここでは角度（θ１）を40°に設定したが、角度（θ１）はこれに限定されるものではなく、光導入面９２１から入射される光源光を概ね突起列９１３の出射面９１３ｂに導くよう設定されるものであれば良い。しかしながら、角度（θ１）が小さすぎると、突起列９１３を多数配列させることができなくなり、輝度むらを招く恐れがあることから、20〜40°の範囲内に設定することが望ましい。

特にこの実施形態の如く、導光板９１１の裏面側の主表面は、光導入面９２１と所定の角度（θ）を持って形成されているので、角度（θ１）を大きく設定することが可能となり、これにより突起列９１３の配列ピッチを小さく設定でき、よって輝度の面内ばらつきを軽減することができる。

また、ここでは角度（θ２）をほぼ略90°に設定したが、出射光の広がりを小さくする上で80°以上であることが望ましく、90°を越える鈍角であっても良い。 このような構成により、突起列９１３の出射面９１３ｂからは導光板９１１の一端辺に向かって略90°の広がり角（Ω２）に集光された光源光が出射されることとなる。

液晶パネル１０１と導光板９１１との間に配置されるプリズムシ−ト９９１は、導光板９１１側に向かって突出し、導光板９１１の突起列９１３と略平行に配列された複数の突起列９９３を含む。これら突起列９９３は、導光板９９１からの出射光を液晶パネル１０１側に導く屈折面９９３ａを含み、プリズムシ−ト９９１の主表面と屈折面９９３ａとの成す角度（θ３）は略30°に設定されている。 これにより、導光板９１１の端辺に向かって出射される光源光は、液晶パネル１０１側に向かう面光源光に制御される。

以上の構成により、この液晶表示装置は、次のように動作する。

管状光源９５１から導光板９１１の光導入面９２１に入射される光源光は、導光板９１１内を伝播し、その一部が突起列９１３の出射面９１３ｂから出射される。そして、導光板９１１から出射される出射光は、プリズムシ−ト９９１によって液晶パネル１０１に向かって集光された均一な面光源光に制御される。

以上のように、この実施形態の液晶表示装置によれば、導光板から液晶パネルに向かって出射される光源光は、導光板の一主表面上に、導光板と一体形成された突起列によって液晶パネル側に向かう面光源光に交換されるので、光源光の光利用効率が高く、これにより高コントラストを達成することができる。コントラストが従来程度でよいのであれば、管状光源の消費電力が低減できる。また、このような導光板は一体形成できるので、装置の低廉化が達成される。

更に、この実施形態では、導光板の裏面側主表面が導光板の光導入面と所定の角度を持って連続的に肉薄に形成されているので、突起列ピッチを小さく設定することができ、これにより面内輝度ばらつきを十分に抑えることができる。

また、この実施形態では、導光板の裏面側、特に導光板の肉薄部分に駆動回路基板が収納されるので、液晶表示装置の厚さ寸法を損なうことなく、狭額縁化を達成することができた。

この実施形態では、導光板の裏面側に何等処理を施していないが、例えば突起や溝等を配列させて導光板内を伝播する光源光の一部を一主表面側から出射させるよう制御することで、より面内輝度ばらつきが軽減される。

ところで、この実施形態では、導光板としてアクリル樹脂製のものを用いたが、他の材料であっても良い。この場合、光導入面から入射される光源光の立体角は若干異なるため、各突起列の成す角度は上述した事情を考慮して適宜変更すれば良い。

また、この実施形態では、面光源装置から出射される光源光は、その集光角が小さく制御されるので、液晶パネルの観察者側に散乱フィルム等を配すれば、表示装置の視角を改善することができ、種々の角度の観察者に対して表示を行う場合等には好適である。

更に、この実施形態では、アレイ基板の一端側にのみ信号線を、また他の一端側にのみ走査線をそれぞれ引き出し、しかもアレイ基板上に駆動用ＩＣを搭載し、更にアレイ基板と駆動回路基板とをＦＰＣにより電気的に接続して狭額縁化を達成したが、駆動回路基板とアレイ基板とをフレキシブル配線基板上に駆動ＩＣが搭載されたＴＡＢ−ＩＣ等によってアレイ基板と駆動回路基板とを電気的に接続したものであっても良い。

また、この実施形態では、導光板の一端面を光導入面としたが、導光板に光導入面を含む溝あるいは貫通孔等を設けて管状光源を配するようにしても良い。

この発明の液晶表示装置によれば、光源光の光利用効率が高く、しかも生産性に優れた面光源装置を備えているので、表示装置の低廉化、更には高コントラスト化または低消費電力化が達成できる。

更にこの実施形態によれば、厚さ寸法を大幅に変更することなく狭額縁化を達成することができる。

（実施形態５）
以下に、本願発明の第５の実施形態の液晶表示装置について図面を参照して説明する。

この実施形態の液晶表示装置は、図１６、図１７に示すように、ノーマリ・ホワイト・モードで動作する光透過型の液晶パネル１０１、液晶パネル１０１の一端辺に配置される４個のＸ−ＴＡＢ８０１，８０２，８０３，８０４、対向する一端辺に配置される４個のＹ−ＴＡＢ８０６、液晶パネル１０１の他の一端辺に配置される２個のＹ−ＴＡＢ８２１，８２２、４個のＸ−ＴＡＢ８０１、…８０４に接続されるＸ駆動回路基板８１１、他の４個のＸ−ＴＡＢ８０６に接続されるＸ駆動回路基板８１３、２個のＹ−ＴＡＢ８２１，８２３に接続されるＹ駆動回路基板８３１、液晶パネル１０１の裏面側に配置される面光源装置９０１とを含む。

Ｘ−ＴＡＢ８０１、…８０４，８０６のそれぞれは、液晶表示装置１の外形寸法を小さくするよう、面光源装置９０１の裏面側に折り曲げられ、面光源装置９０１の裏面側に配置されるＸ駆動回路基板８１１，８０６に接続されている。

液晶パネル１０１は、対角14インチの表示領域１０３を備えており、図１９に示すようにアレイ基板２００と対向基板３００とがシール材（図示せず）を介して 5ミクロンの間隙を保持して配置され、この間隙に、互いに直交する方向にラビング処理が施されて配向性が付与されて成る配向膜２９１，３９１を介して正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を主体とした液晶層４０１が保持されて成る。

アレイ基板２００は、図１８、図１９に示すように、ガラス基板２０１の一主表面に複数本の走査線Ｙｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）と複数本の信号線Ｘｉ（ｉ＝１，２，…ｍ）とがマトリクス状に配置され、走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとによって囲まれる領域にＩＴＯ（Indium Tin-Oxide）から成る透明な画素電極２５１が配置されている。走査線Ｙｊと信号線Ｘｉとの各交点近傍には、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）２３１が配置されている。このＴＦＴ２３１は、走査線Ｙｊ自体をゲート電極２１１とし、ゲート電極２１１上に配置される絶縁膜２１３、絶縁膜を介して配置される島状の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜２１５、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５上に配置されるチャネル保護膜２１７、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５に信号線Ｘｉから延在されて電気的に接続されるドレイン電極２２１、画素電極２５１とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１５とを電気的に接続するソース電極２２３とを備えている。また、ドレイン電極２２１及びソース電極２２３とａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２１７との間には、良好なオーミック接合が得られるよう低抵抗半導体膜として不純物としてリンを含有するｎ+ 型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜２２２，２２４がそれぞれ配置されている。

また、走査線Ｙｊと同一材料からなり、走査線Ｙｊと略平行に配線される補助容量線Ｃｊがガラス基板２０１上に配置され、画素電極２５１と補助容量線Ｃｊとによって補助容量（Ｃｓ）が形成されている。

対向基板３００は、アレイ基板２００と対向するガラス基板３０１上に、アレイ基板２００のＴＦＴ２３１、信号線Ｘｉと画素電極２５１との隙間および走査線Ｙｊと画素電極２５１との隙間を遮光するよう配置される遮光膜３１１、遮光膜３１１間に配置される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色部から成るカラーフィルタ層３２１、カラーフィルタ層３２１上に配置されるＩＴＯから成る対向電極３３１とを含む。

そして、アレイ基板２００および対向基板３００の外表面には、それぞれ偏光板４１１，４２１が貼付され、このようにして複数の表示画素を備えた液晶パネル１０１は構成される。

次に、面光源装置９０１について説明する。この面光源装置９０１は、図２に示すように、アクリル樹脂から成り、液晶パネル１０１の有効表示領域１０３よりも若干大きい略長方形状の導光板９１１、導光板９１１のランプ収納溝９２１内に配置される管状光源９５１、ランプ収納溝９２１を覆う反射フィルム９６１、導光板９１１と液晶パネル１０１との間に配置されるプリズムシ−ト９９１とを含む。

導光板９１１は、液晶パネル１０１の有効表示領域１０３に対応する領域内、更に詳しくは裏面中央部分に導光板９１１の長辺と略平行に形成されたランプ収納溝９２１を備え、このランプ収納溝９２１に管状光源９５１は格納される。そして、ランプ収納溝９２１から導光板９１１端に向かって板厚が薄くなるようテーパー状に整形されている。

そして、導光板９１１は、図２０に示すように、ランプ収納溝９２１に対応する領域を第３領域、この第３領域を挟む第１及び第２領域とに機能的に区分される。

このランプ収納溝９２１は、導光板９１１の第１領域に管状光源９５１からの光源光を導くよう導光板９１１の厚さ方向に形成される第１光導入平面９２１ａ、導光板９１１の第２領域に光源光を導くよう導光板９１１の厚さ方向に形成される第２の光導入平面９２１ｂ、導光板９１１の第３領域に光源光を導くよう導光板９１１の主表面に略平行に形成される第３光導入平面９２１ｃとを含む。

導光板９１１の主表面上の第１領域には、第１光導入平面９２１ａから導入される光源光を選択的に、且つ導光板９１１から出射される光源光の広がりを抑えるよう、断面三角形状の第１突起列９１３が第１光導入平面９２１ａと略平行に複数列配列されている。また、導光板９１１の主表面上の第２領域にも、第２光導入平面９２１ｂから導入される光源光を選択的に、且つ導光板から出射される光源光の広がりを抑えるよう、断面三角形状の第２突起列９１５が第２光導入平面９２１ｂと略平行に複数列配列される。これら第１、第２突起列９１３，９１５は、管状光源９５１から遠ざかるにつれてその間隙が密になっており、これによって表示輝度の均一性を確保している。

第１突起列９１３のそれぞれは、図１９に示すように、第１光導入平面９２１ａ側に反射面９１３ａ、導光板９１１の端辺側に出射面９１３ｂを含む。また、第２突起列９１５のそれぞれも、第２光導入平面９２１ｂ側に反射面９１５ａ、導光板９１１の端辺側に出射面９１５ｂを含む。即ち、導光板９１１は、第３領域を介して第１領域と第２領域とは対称である。

管状光源９５１から第１光導入平面側９２１ａ及び第２光導入平面側９２１ｂを介して入射される光源光のそれぞれは、導光板９１１がアクリル樹脂製であることから、第１光導入平面９２１ａの垂線に対して略42°の集光角（Ω１）を、また第２光導入平面９２１ｂの垂線に対して略42°の集光角（Ω１）をもってそれぞれ入射される。

このようなことから、第１光導入平面９２１ａ及び第２光導入平面９２１ｂの垂線に対して各突起列９１３，９１５の反射面９１３ａ，９１５ａとの成す角度（θ１）は40°に設定され、また各突起列９１３，９１５の出射面９１３ｂ、９１５ｂの成す角度（θ２）は略90°に設定されている。ここでは、角度（θ１）を40°に設定したが、角度（θ１）はこれに限定されるものではなく、第１、第２光導入平面９２１ａ，９２１ｂから入射される光源光を概ね各突起列９１３，９１５の出射面９１３ｂ，９１５ｂに導くよう設定されるものであれば良い。しかしながら、角度（θ１）が小さすぎると、各突起列９１３，９１５を多数配列させることができなくなり、輝度むらを招く恐れがあることから、20〜40°の範囲内に設定することが望ましい。特にこの実施形態では、導光板９１１の板厚が管状光源９５１から導光板９１１端に向かって薄くなるようにテーパー状に整形されているため、各突起列９１３，９１５の反射面９１３ａ，９１５ａとの成す角度（θ１）、例えば42°を越えて大きく設定することができ、これにより多数の突起列９１３，９１５を配列させることが可能となり、これにより輝度むらをより一層抑えることが可能となる。

また、ここでは角度（θ２）をほぼ90°に設定したが、出射光の広がりを小さくする上で80°以上であることが望ましく、90°を越える鈍角であっても良い。このような構成により、第１突起列９１３の出射面９１３ｂからは導光板９１１の一端辺に向かって略90°の広がり角（Ω２）に集光された光源光が出射され、また第２突起列９１５の出射面９１５ｂからは導光板９１１の他端辺に向かってやはり略90°の広がり角（Ω２）に集光された光源光が出射される。

液晶パネル１０１と導光板９１１との間に配置されるプリズムシ−ト９９１は、導光板９１１側に向かって突出し、導光板９１１の突起列９１３，９１５と略平行に配列された複数の突起列９９３，９９５を含む。これら突起列９９３，９９５は、導光板９９１からの出射光を液晶パネル１０１側に導く屈折面９９３ａ，９９５ａを含み、プリズムシ−ト９９１の主表面と屈折面９９３ａ，９９５ａとの成す角度（θ３）は略35°に設定されている。

これにより、導光板９１１の端辺に向かって出射される光源光は、液晶パネル１０１側に向かう集光角（Ω３）22°の光源光に制御される。

また、導光板９１１の第３光入射平面９２１ｃから入射される光源光は、導光板９１１から光拡散シ−ト９８１を介して出射される。導光板９１１の第３領域に光拡散シ−ト９８１を配したのは、第３領域が第１及び第２領域に比べて光源輝度が極端に大きくなることを防止するためであって、光拡散シ−ト９８１は第３光導入平面９２１ｃと管状光源９５１との間に配置しても良く、また第３領域の導光板９１１主表面あるいは第３光導入平面９２１ｃを梨地状に荒らす等してもかまわない。

以上の構成により、この液晶表示装置１は、次のように動作する。

管状光源９５１から導光板９１１の第３光導入平面９２１ｃに入射される光源光は、第３光導入平面９２１ｃから導光板９１１内に入射され、光拡散シ−ト９８１を介し、更にプリズムシ−ト９９１を介して、液晶パネル１０１に入射される。

導光板９１１の第１光導入平面９２１ａに入射される光源光は、導光板９１１内を伝播し、その一部が第１突起列９１３の出射面９１３ｂから出射される。同様に、導光板９１１の第２光導入平面９２１ｂに入射される光源光も、導光板９１１内を伝播し、その一部が第２突起列９１５の出射面９１５ｂから出射される。 このようにして導光板９１１から出射される出射光は、略90°の拡散光に制御される。そして、導光板９１１から出射される出射光はプリズムシ−ト９９１によって液晶パネル１０１に向かう集光角（Ω３）22°の光源光に制御される。

以上説明したように、この実施形態の液晶表示装置１によれば、管状光源９５１が、有効表示領域１０３に対応する導光板９１１の厚さ方向に収納されるので、液晶表示装置１の外形寸法が管状光源９５１に制約を受けることがなく、よって装置の小型化を達成することができる。しかも、導光板９１１はテーパー状であって、その板厚の薄い領域にＸ駆動回路基板８１１，８０６が配置されているので、液晶表示装置１の一層の狭額縁化を達成することができた。

また、管状光源９５１は、液晶表示装置１の裏面もしくは側面から容易に着脱できるので、メンテナンスが容易である。例えば、管状光源９５１と反射フィルム９６１とをユニット化して導光板９１１に着脱可能にすれば、光源の交換がより簡易なものとなる。

また、この面光源装置９０１からの光源光は、その集光角が小さく制御されているので、光利用効率が高く、よって装置の低消費電力化を達成することができる。

例えば、導光板裏面に散乱パターンが配された従来の面光源装置に比べて、この実施形態によれば、液晶表示装置における表示輝度を十分に向上させることができた。

上述した実施形態では、管状光源９５１を導光板９１１の中央部分に配置した場合を例にとり説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば図２１に示すように、導光板９１１の端辺近傍に配置されるものであっても良い。また、上述した実施形態では、導光板９１１の中央部分にランプ収納溝９２１を配置した場合を例にとり説明したが、これは導光板９１１を貫通するものであってもかまわない。

本発明の実施形態に用いることができる導光板を示す図である。 本発明の実施形態に用いることができる導光板の断面を示す図である。 本発明の実施形態に用いることができる別の導光板を示す図である。 第１の実施形態の液晶表示装置の断面を示す図である。 第２の実施形態の液晶表示装置の断面を示す図である。 本発明の実施形態に用いることができるさらに別の導光板を示す図である。 本発明の実施形態に用いることができるさらに別の導光板を示す図である。 第３の実施形態の液晶表示装置を示す図である。 第３の実施形態の液晶表示装置の断面を示す図である。 第３の実施形態の液晶表示装置の画素部を拡大して示す図である。 第３の実施形態の液晶表示装置の断面を示す図である。 第４の実施形態の液晶表示装置を示す図である。 第４の実施形態の液晶表示装置の断面を示す図である。 第４の実施形態の液晶表示装置の画素部を拡大して示す図である。 第４の実施形態の液晶表示装置の断面を示す図である。 第５の実施形態の液晶表示装置を示す図である。 第５の実施形態の液晶表示装置の断面を示す図である。 第５の実施形態の液晶表示装置の画素部を拡大して示す図である。 第５の実施形態の液晶表示装置の断面を示す図である。 第５の実施形態の導光板と光源との平面的な位置関係を示す図である。 導光板と光源との平面的な位置関係の、第５の実施形態とは別の一例を示す図である。 ビームスプリッタ２２０１を用いた場合を示す図である。 モード切り換え用の素子２３０１を用いた場合を示す図である。

符号の説明

１…導光板、２…光入射端面、３…光出射主面、４…突起、４１…全反射面、４２…出射面。

Claims (24)

1. ２枚の平行基板間に液晶層が挟持された液晶パネル及び前記パネルの背面に設けられた導光板を有する液晶表示装置であって、
   平板状の基体の少なくとも一つの側面を光入射面とし、これに交わる前記基体の一主面を光出射主面として備え、前記光出射主面内には、前記基体と光学的に同一の材料から形成される複数の突起が配設され、前記突起は、該突起を構成する複数の斜面のうち光入射面から最遠の主斜面が入射光を全反射する条件を破るように形成された光出射面からなり、かつ該主斜面以外の斜面が前記光入射面から入射した光が前記導光板の光軸に対してその屈折率で決まる所定の角度分布で伝播する入射光を全反射する条件を満たす面からなる導光板と、
   前記液晶パネルと前記導光板の光出射面との間に介挿された、前記導光板からの出射光の光路を制御する光学素子と
   を具備することを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１の液晶表示装置において、前記導光板の突起のピッチは、前記液晶パネルを構成する画素のピッチよりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１の液晶表示装置において、前記光学素子はプリズムシ−トであることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３の液晶表示装置において、前記プリズムシ−トを構成するプリズムのピッチは前記液晶パネルを構成する画素のピッチよりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項８の液晶表示装置において、前記プリズムシ−トを構成するプリズムのピッチは前記導光板の突起のピッチよりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１の液晶表示装置において、前記光学素子は、導光板からの出射光を透過するモードと該出射光を拡散するモードを切り換えられることを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項６の液晶表示装置において、前記光学素子は、高分子分散型液晶セルであることを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項６の液晶表示装置において、前記高分子分散型液晶セルの一方の基板は偏光能を有することを特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項１の液晶表示装置において、前記２枚の平行基板のうち前記液晶パネルの観測側から見て前面側に位置する基板の前面に、前記液晶パネルの出射光の光路を制御する光学素子が配設されたことを特徴とする液晶表示装置。
10. 請求項１の液晶表示装置において、前記導光板の光入射主面と光源との間に光源光を偏光させる素子が介挿されたことを特徴とする液晶表示装置。
11. 管状光源と、該管状光源からの光を伝播する導光板とを備えた面光源装置において、
    前記導光板は、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面側に配置される前記導光板と一体の複数の突起と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の前記一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面と相対する他の主表面側に配置される前記導光板と一体の光路変更手段とを含むことを特徴とする面光源装置。
12. 請求項１１記載の面光源装置において、前記突起は、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光板外に射出する第１出射面と、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記第１出射面に導くまたは前記導光板内に反射する第１反射面とを含む断面三角形状であることを特徴とする面光源装置。
13. 請求項１１記載の面光源装置において、前記光路変更手段は、前記他の主表面に形成され前記光源光を前記導光板の前記一主表面に反射する複数の第２反射面であることを特徴とする面光源装置。
14. 請求項１３記載の面光源装置において、前記第１反射面は、平面的に前記第２反射面間に配置されることを特徴とする面光源装置。
15. 複数の表示画素から成る有効表示領域を含む表示パネルと、管状光源および前記管状光源からの光源光を伝播する導光板とを備えた面光源装置とを含む液晶表示装置において、
    前記導光板は、該導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面側に配置される前記導光板と一体の複数の突起と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の前記一主表面側から選択的に出射するよう前記導光板の前記一主表面と相対する他の主表面側に配置される前記導光板と一体の光路変更手段とを含むことを特徴とする液晶表示装置。
16. 管状光源と、該管状光源からの光を選択的に出射する複数の突起を一主表面に含む導光板とを備えた面光源装置において、
    前記導光板は、前記管状光源を前記導光板の厚さ方向に収納し、且つ前記管状光源からの前記光源光を前記導光板に導くよう前記厚さ方向に形成された光導入平面を含む収納部を備えたことを特徴とする面光源装置。
17. 請求項１１記載の面光源装置において、前記突起は、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光板に導くまたは前記導光板内に反射する反射面とを含む断面三角形状であることを特徴とする面光源装置。
18. 複数の表示画素からなる有効表示領域を含む表示パネルと、前記表示パネルに面光源光を照射する管状光源及び該管状光源からの光源光を選択的に出射する複数の突起を一主表面に含む導光板とを備えた面光源装置とを含む液晶表示装置において、
    前記導光板は、前記管状光源を前記導光板の厚さ方向に収納し、かつ前記管状光源からの前記光源光を前記導光板に導くよう前記厚さ方向に形成される光導入平面を含む収納部を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
19. 請求項１８記載の液晶表示装置において、前記管状光源は、前記表示パネルの前記有効表示領域内に対応して配置されることを特徴とする液晶表示装置。
20. 複数の表示画素からなる表示領域を含む表示パネルと、前記表示パネルを駆動する駆動回路部と、管状光源と、該管状光源からの光源光を導入する、前記管状光源に近接配置される光導入面を含む導光板と、前記導光板内を伝播する前記光源光を前記導光板の一主表面側から選択的に出射する前記導光板の前記一主表面上に配置された複数の突起とを有する面光源装置と、を備えた液晶表示装置であって、
    前記導光板は、前記光導入面の導光板厚よりも肉薄の肉薄の領域を含み、前記駆動回路部は前記肉薄部に近接して配置されることを特徴とする液晶表示装置。
21. 請求項２０記載の液晶表示装置において、前記突起は、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記導光板外に出射する第１出射面と、前記導光板内を伝播する前記管状光源からの前記光源光を前記第１出射面に導くまたは前記導光板内に反射する第１反射面とを含む断面三角形であることを特徴とする液晶表示装置。
22. 請求項２０記載の液晶表示装置において、前記表示パネルと前記駆動回路部とは、フレキシブル配線基板で電気的に接続されたことを特徴とする液晶表示装置。
23. 請求項２２記載に記載の液晶表示装置において、前記フレキシブル配線基板が、駆動用ＩＣを具備していることを特徴とする液晶表示装置。
24. 請求項２２記載の液晶表示装置において、前記表示パネルに、駆動用ＩＣが搭載されたことを特徴とする液晶表示装置。

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