JP4350009B2 - 面発光装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、面発光装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。

面発光装置としては、携帯電話等の携帯電子機器等に備えられる反射型液晶表示装置のバックライトやフロントライトが知られている。
このフロントライトは、光源、中間導光体、導光板及びこれらを一体保持する内面を反射性にしたケース体などから構成されたユニットが用いられている。
図１６は、このような構成の液晶表示装置を示す斜視構成図である。
図１６に示す液晶表示装置は、液晶表示ユニット１２０と、この液晶パネル１２０の前面側に配設されたフロントライト１１０とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。液晶表示ユニット１２０は、詳細は図示を省略したが、その前面側から入射した光を反射させて表示を行う反射型の液晶表示ユニットとされ、互いに対向して配置された上基板１２１、下基板１２２との間に液晶層を挟持しており、この液晶層の配向状態を制御することで、光の透過状態を変化させて表示を行うようになっている。

フロントライト１１０は、平板状の導光板１１２と、この導光板１１２の側端面１１２ａに配設された棒状の中間導光体１１３と、この中間導光体１１３の長さ方向の両側に配設された発光素子１１５、１１５とを備えて構成されており、導光板１１２の上面側に、断面視くさび状の複数の凸部１１４が互いに平行に形成されたプリズム形状が形成されている。
このフロントライト１１０では、発光素子１１５、１１５からそれぞれ出射された光を、中間導光体１１３を介して導光板１１２の側端面１１２ａへ照射して導光板１１２内へ導入し、この光をプリズム形状が形成された導光板１１２上面の内面側で反射させることにより光の伝搬方向を変え、導光板１１２の図示下面から液晶表示ユニット１２０へ向けて照射するようになっている。
特願平１０−１９２１３号公報

従来のフロントライト１１０においては、中間導光体１１３とこれの両側に設けた発光素子１１５、１１５の合計長さＬが、導光板１１２の幅Ｗより長くなるように設計されている。それは、上記合計長さＬが、導光板１１２の幅Ｗと同じであると、図１７に示すように中間導光体１１３のない領域、すなわち、導光板１１２の幅方向の両端面付近には中間導光体１１３からの光が入射しないために発光せず、平面視三角形状の暗部１１８、１１８が生じるという問題があった。導光板に上記のような暗部が生じていると、導光板面内における出射光量の均一性が低下するため、液晶表示ユニットを均一に、かつ明るく照明することできず、結果として液晶表示装置の視認性が低下してしまう。
そのため図１６に示すように上記合計長さＬを導光板１１２の幅Ｗより長くし、導光板１１２の幅方向の両端面の延長線より発光素子１１５、１１５を突出させることで導光板に上記ような暗部が生じないようにしていた。
携帯電話や携帯用ゲーム機などの携帯電子機器の小型化や上記携帯電子機器に種々の機能を備えるようにするために、面発光装置を小型化することが要望されている。

しかしながら従来の面発光装置では、上述のように中間導光体の両側に設けられた発光素子が導光板幅Ｗより突出した構造であるため、装置全体幅は導光板幅より大きくなってしまう。また、発光素子による突出部分があるために、この面発光装置が備えられた液晶表示装置を携帯電子機器に搭載するとデッドスペースが生じてしまうという問題があった。
また、図１８に示すように導光板２１２の入光面２１２ａにに複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２１５を配置することにより、導光板２１２に直接ＬＥＤ２１５の光を導光させるようにした面発光装置においては、ＬＥＤ近傍が極端に明るくなり、入光面２１２ａの近傍領域に輝度ムラが生じ、この輝度ムラが生じる領域Ｓは液晶表示装置の表示領域から外すように配置するため、中間導光体を用いる上記方式よりもデッドスペースが大幅に広くなるという問題があった。

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、導光板の両端面近傍に暗部が生じることがなく、導光板面内における出射光量の均一性を向上でき、中間導光体の両側に備えられた発光素子による突出部分をなくして、小型化された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、上記面発光装置を備え、表示品質に優れ、小型化された液晶表示装置を提供することを目的の一つとする。

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、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を一方の面側から出射させる導光板とを備え、
前記導光板は、光が導入される側端面が入光面とされ、前記導光板の他方の面側には、複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されており、
前記光源は、前記導光板の入光面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の両側に配設された発光素子とを備えており、
前記中間導光体は、四角柱状の１つの透明部材であり、前記導光板の入光面側の側面が前記発光素子からの光を導光板に出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の側面が該中間導光体の内部を伝搬する光を反射させるための反射面とされ、
前記中間導光体及びこれの両側に配設された発光素子を合わせた長さは、前記導光板の幅と同じ大きさに揃えられ、前記中間導光体の少なくとも出射面の長さは導光板の幅と同じ長さとされ、前記反射面の長さは前記出射面の長さより小さくされてなり、
前記中間導光体の両端部で出射面側の角部に突起部が形成され、前記突起部は、発光素子側の面が斜面とされ、該突起部の斜面は、前記出射面に対する傾斜角度が下記式（１）を満足する範囲であることを特徴とする面発光装置。
（９０−θｃ）／２＜α＜（９０＋θｃ）／２ 式（１）
（式中、αは前記斜面の前記出射面に対する傾斜角度、θｃは前記斜面に入射した光の臨界角）

このような構成の面発光装置では、発光素子から出射された光は中間導光体内を通り、上記導光板の幅と同じ長さとされた出射面の両端付近からも上記導光板に向けて出射されるので、従来の面発光装置において出射光量の低下が生じやすかった導光板の両端面付近も中間導光体からの光が入射するため、導光板の両端面付近に暗部が生じることがなく、導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。
また、中間導光体の反射面の長さは上記出射面の長さより小さくされているので、上記反射面の長さ方向の両側に発光素子を設けることができる。このとき発光素子が出射面の長さよりはみ出さないように設けるようにすることで、上記中間導光体とこれの両側に設けた発光素子を合わせた長さが上記導光板の幅と同じ大きさに揃えることができ、両発光素子が導光板幅より突出しない構成とすることができ、面発光装置全体幅を導光板幅と略同じにでき、小型化できる。
また、両発光素子が導光板幅より突出しない構造であるので、この面発光装置が備えられた液晶表示装置等を携帯電子機器に搭載する場合に、発光素子による突出部分に起因するデッドスペースの問題も改善でき、省スペース化できる。

上記構成の本発明の面発光装置においては、上記中間導光体の両端部で出射面側の角部に突起部が形成され、かつ該中間導光体の両端部で反射面側の角部に上記発光素子を配置するための凹部が設けられ、該凹部に上記発光素子が配置されたものであってもよい。
上記突起部は、発光素子側の面が斜面とされていることが好ましい。上記突起部に上記のような斜面があると、この斜面がある側と反対側の発光素子から中間導光体に出射された光がこの斜面で反射し、出射面の両端付近から上記導光板に向けて出射される光量が増えるので、このような斜面が形成されていない場合と比べて導光板の両端面付近に入射する光量が増え、導光板の両端面付近に暗部が生じるのを防止できる。

上記突起部の斜面は、上記出射面に対する傾斜角度が下記式（１）を満足する範囲である。
（９０−θｃ）／２＜α＜（９０＋θｃ）／２ 式（１）
（式中、αは上記斜面の上記出射面に対する傾斜角度、θｃは上記斜面に入射した光の臨界角）
上記斜面の傾斜角度αが上記の範囲外であると、発光素子から中間導光体内に出射した光を上記斜面で反射させても中間導光体の外部に出ることができないため、導光板の両端面付近に生じる暗部の防止効果が小さくなってしまう。
本発明において、前記中間導光体の反射面に複数のくさび状の溝を互いに平行に形成してプリズム面が形成され、前記くさび状の溝の深さは前記発光素子から離れるほど深く形成されてなることが好ましい。
本発明において、前記くさび状の溝の深さは前記反射面の長さ方向中央部のくさび状の溝が最も深く、端部に近くなる程浅く形成されてなることが好ましい。

上記中間導光体が屈折率１．４９のアクリル樹脂から構成されている場合、上記斜面の傾斜角度αが２３．９度乃至６６．１度の範囲であることが、発光素子から中間導光体内に出射された光を上記斜面で反射させて、効率良く導光板に入射させることができる点で好ましい。

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が上記導光板の一方の面側が液晶表示パネルの観察側を向くように配置されたことを特徴とする。
また、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が上記導光板の一方の面側が液晶表示パネルの観察側と反対側を向くように配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、導光板の両端面近傍に暗部が生じることがなく、導光板面内における出射光量の均一性を向上でき、中間導光体の両側に備えられた発光素子による突出部分がなく、小型の面発光装置を提供できる。
斜面の傾斜角度として（９０−θｃ）／２＜α＜（９０＋θｃ）／２の式を満足する範囲とすることができ、これにより、この式の範囲外であると、発光素子から中間導光体内に出射した光を上記斜面で反射させても中間導光体の外部に出ることができないため、導光板の両端面付近に生じる暗部の防止効果が小さくなってしまうという問題を本発明において回避できる。
また、このような面発光装置を液晶表示パネルに備えたことにより、表示品質に優れ、小型化された液晶表示装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置の平面構成図、図３は、図１に示す液晶表示装置の断面構成図である。
本実施形態の液晶表示装置は、図１から図３に示すように、フロントライト（面発光装置）１０と、その背面側（図示下面側）に配置された反射型の液晶表示ユニット（液晶表示パネル）２０とを備えて構成されている。
図４は、フロントライト１０に備えられた中間導光体１３を示す拡大斜視図である。
フロントライト１０は、図１に示すように、略平板状の透明の導光板１２と、その側端面１２ａに沿って配設された棒状の中間導光体１３と、この中間導光体１３の両側に配設された発光素子１５、１５と、これら中間導光体１３、発光素子１５、１５及び導光板１２の側端部を覆うように中間導光体１３側から被着されたケース体（遮光体）１９とを備えて構成されている。すなわち、本実施形態に係るフロントライト１０では、中間導光体１３とこれの両側の発光素子１５、１５とが光源とされ、導光板１２の側端面１２ａが導光板の入光面とされている。

導光板１２は、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄ上に配置されて中間導光体１３から出射された光をこの導光板１２内で伝搬方向を変え、さらにこの光を液晶表示ユニット２０に出射する平板状の部材であり、透明なアクリル樹脂などから構成されている。
導光板１２の平面形状は、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄより大きくなっている。導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向は、図３では右側（入光面１２ａ）から左側である。この導光板１２面内において液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄと対応する領域が表示領域であり、フロントライト１０は液晶表示ユニット（被照明物）の表示領域２０Ｄを透過表示されるようになっている。

また、図３の部分断面図に示すように、導光板１２の図示上面（他方の面）は、複数のプリズム溝１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面１２ｃとされており、図示下面（一方の面）は、液晶表示ユニット２０を照明するための照明光が出射される出射面１２ｂとされている。プリズム溝１４は、断面視くさび状のものである。断面視るくさび状のプリズム溝１４は、導光板１２の上面１２ｃの全域にわたって形成されている。
プリズム溝１４は、反射面１２ｃの基準面Ｎに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成され、これらの斜面部の一方が緩斜面部１４ａとされ、他方がこの緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部１４ｂとされている。
この緩斜面部１４ａは、導光板１２の光伝搬方向の長さが短いほど傾斜角度が大きく、また上記長さが長いほど傾斜角度を小さく形成することで、フロントライト１０の輝度の均一性を高めることができる。そして、導光板１２内部を伝搬する光（図３では右側から左側へ伝搬する光）を、反射面１２ｃの急斜面部１４ｂにより出射面１２ｂ側へ反射して導光板１２の出射面側に配置された液晶表示ユニット２０に向けて出射させるようになっている。

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）や、ゼオノア（商品名：日本ゼオン社製）などを好適なものとして挙げることができる。

また、導光板１２は、その板厚を大きくするほど導光板全体として出射光量を均一化することができるので、０．５ｍｍ以上の板厚とすることが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされる。

棒状の中間導光体１３は、導光板１２の側端面（入光面）１２ａに沿う四角柱状とされた透明部材であり、この中間導光体１３の長さ方向の両側に発光素子１５、１５が配設されている。
中間導光体１３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。
中間導光体１３は、導光板１２の入光面側の側面が発光素子１５、１５からの光を導光板１２に出射するための出射面１３ａとされ、該出射面１３ａと反対側の側面が該中間導光体１３の内部を伝搬する光を反射させるため反射面１３ｂとされている。
図２に示すように中間導光体１３及びこれの両側に配設された発光素子１５、１５を合わせた長さＬ_１は、導光板１２の幅Ｗと同じ大きさに揃えられている。
また、図２と図４に示すように中間導光体１３の少なくとも出射面１３ａは導光板１２の幅Ｗ_１と同じ長さとされ、反射面１３ｂの長さＬ_３は出射面の長さＬ_２より小さくされている。

図４に示すように中間導光体１３の両端部で反射面側の角部に発光素子１５を配置するための凹部１３ｃ、１３ｃが設けられている。上記のような凹部が形成された中間導光体１３の長さ方向の両端面は、発光素子から出射された光が導入される入光面１３ｅ、１３ｅとされている。
また、中間導光体１３の両端部で出射面側の角部に突起部１３ｄ、１３ｄが形成されている。
各凹部１３ｃに発光素子１５が配置されている。
各突起部１３ｄは、発光素子側の面が斜面１３ｆとされている。
各突起部１３ｄに上記のような斜面１３ｆが形成されていると、図５に示すように斜面１３ｆがある側と反対側の発光素子から中間導光体に出射された光Ｌ_０がこの斜面１３ｆで反射し、出射面１３ａの両端付近から導光板１２に向けて出射される光量が増えるので、斜面１３ｆが形成されていない場合と比べて導光板１２の両端面付近に入射する光量が増え、導光板１２の両端面付近に暗部が生じるのを防止できる。

突起部１３ｄの斜面１３ｆは、出射面１３ａに対する傾斜角度αが下記式（１）を満足する範囲であることが、この突起部１３ｄがある側と反対側（突起部１３ｄから遠い側）の発光素子１５から中間導光体内に出射した光を斜面１３ｆで反射させて、効率良く導光板１２に入射させることができる点で好ましい。
（９０−θｃ）／２＜α＜（９０＋θｃ）／２ 式（１）
（式中、αは斜面１３ｆの出射面１３ｆに対する傾斜角度、θｃは斜面１３ｆに入射した光の臨界角）

斜面１３ｆの傾斜角度αを上記の範囲にした原理について説明する。
図６に示すように突起部１３ｄがある側と反対側の発光素子１５から中間導光体１３内に出射された光Ｌ_０を斜面１３ｆで反射させた光Ｒは臨界角θｃより小さい角度θｉで出射面１３ａに当たらないと、中間導光体の外部に出ることができない。発光素子１５から出射された光は出射面１３ａとほぼ平行に導光されるので、下記式（２）が成り立つ。
θｉ＜θｃ 式（２）
図７に示すように斜面１３ｆでの入射光Ｌ_０と反射光Ｒのなす角が鋭角の場合、下記式（３）が成り立つ。
θｉ＝２α−９０＜θｃ 式（３）
図８に示すように斜面１３ｆでの入射光Ｌ_０と反射光Ｒのなす角が鈍角の場合、下記式（４）が成り立つ。
θｉ＝９０−２α＜θｃ 式（４）
上記式（３）と式（４）より斜面１３ｆの傾斜角度αの有効角度範囲は、上記式（１）を満たす角度とされる。
なお、入射光Ｌ_０の臨界角θｃは、中間導光体材料の屈折率をｎとすると下記式（５）で求めることができる。
θｃ＝ｓｉｎ^−１（１／ｎ） 式（５）

中間導光体１３が屈折率１．４９のアクリル樹脂から構成されている場合の斜面１３ｆの傾斜角度αは、上記式（２）〜（５）と式（１）により下記式（６）を満たす範囲であることが先に述べた理由により好ましい。
２３．９度＜α＜６６．１度 式（６）

また、図４に示すように、中間導光体１３の出射面１３ａと反対側の面（反射面）１３ｂは、複数の平面視くさび状の溝１３ｇが互いに平行に形成されたプリズム面とされており、発光素子１５、１５から出射された光は、中間導光体１３内部を、中間導光体１３の長さ方向に伝搬され、くさび状の溝１３ｇ内面で反射されて導光板１２側へ出射されるようになっている。このくさび状の溝１３ｇの深さＤは、発光素子１５から離れて形成されたものほど深い溝に形成されており、すなわち、上記面１３ｂの長さ方向の中央部のくさび状の溝１３ｇは最も深い溝に形成されており、端部に近くなる程溝深さが浅くされていることで、導光板１２の側端面１２ａに出射する光の均一性を向上できるようになっている。
また、くさび状の溝１３ｇのピッチＰ（隣接するくさび状の溝の頂部間隔）は、発光素子１５から離れて形成されたものほどピッチを小さく設定することで、導光板１２の側端面１２ａに出射する光の均一性を向上させることも可能である。
また、くさび状の溝１３ｇの溝先端角度βは、鈍角とすることが、導光板１２の側端面１２ａに出射する光の輝度を向上できる点で好ましい。
また、複数のくさび状の溝１３ｇが形成された中間導光体のプリズム面は、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる反射膜（図示略）が形成されることで反射面とし、上記反射膜によりプリズム面の反射率を高めて導光板１２へ入射する光量を増加させることも可能である。

また、発光素子１５としては、出射面１３ａの長さよりはみ出さないように中間導光体１３に設けた凹部１３ｃに配設可能であれば、特に限定されず、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機ＥＬ素子等を用いることができる。

液晶表示ユニット２０は、カラー表示が可能な反射型の液晶表示ユニットであり、図３に示すように、対向して配置された上基板２１と下基板２２との間に、液晶層２３を挟持して構成され、上基板２１の内面側に、図示左右方向に延在する平面視短冊状の複数の透明電極２６ａとこの透明電極２６ａ上に形成された配向膜２６ｂとを備え、下基板２２の内面側には、反射層２５、カラーフィルタ層２９、複数の平面視短冊状の透明電極２８ａ、及び配向膜２８ｂが順次形成されている。
この液晶表示ユニット２０では、図１に点線で示す矩形状の領域２０Ｄが液晶表示ユニット２０の表示領域とされ、また図２に示すように、表示領域２０Ｄ内に画素２０ｃがマトリクス状に形成されている。

本実施形態の液晶表示装置では、液晶表示ユニット２０上にフロントライト１０がその出射面１２ｂが液晶表示ユニット２０の観察側（上基板２１側）を向くように配置され、フロントライト１０の導光板１２を透過して液晶表示ユニット２０の表示を視認できるようになっている。
また、外光が得られない暗所では、発光素子１５、１５を点灯させ、その光を中間導光体１３を介して導光板１２の入光面１２ａから導光板内部へ導入し、導光板１２の出射面１２ｂから液晶表示ユニット２０へ向けて出射させ、液晶表示ユニット２０を照明するようになっている。

本実施形態のフロントライト１０においては、中間導光体１３及びこれの両側に配設された発光素子１５、１５を合わせた長さＬ_１は、導光板１２の幅Ｗ_１と同じ大きさに揃えられ、中間導光体１３の出射面１３ａの長さＬ_２は導光板１２の幅Ｗ_１と同じ長さとされ、反射面１３ｂの長さＬ_３は出射面１３ａの長さＬ_２より小さくされたことで、従来の面発光装置において出射光量の低下が生じやすかった導光板両端面付近に、より多くの光が供給されるようになるので、導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。
また、両発光素子が導光板幅Ｗ_１より突出しない構成とされているのので、フロントライト全体幅を導光板幅と略同じにでき、小型化することができる。このように発光素子による突出部分が改善されたフロントライト１０が備えられた本実施形態の液晶表示装置は、携帯電子機器に搭載する場合に、発光素子による突出部分に起因するデッドスペースの問題がなく、省スペース化できるので、小型の携帯電子機器を提供できる。

なお、上記実施形態においては、各突起部１３ｄが図４及び図５に示すように略三角柱状である場合について説明したが、図９に示すように発光素子側の面に斜面１３ｆを有する四角柱状の突起部３３ｄであってもよく、あるいは図１０に示すように斜面を有しない四角柱状の突起部４３ｄであってもよいが、発光素子側の面に斜面１３ｆを有するものの方が導光板両端面付近により多くの光を供給できる点で好ましい。
また、上記実施形態においては、面発光装置１０が備えられる液晶表示ユニット２０が反射型の場合について説明したが、透過型や半透過反射型の液晶表示ユニットであってもよい。透過型や半透過反射型の液晶表示ユニットの場合は、下基板の下面側にも１枚又は複数枚の位相差板と、偏光板が設けられ、この偏光板の下側に本発明に係わる面発光装置がバックライトとして備えられ、この面発光装置の導光板の出射面（一方の面側）が液晶表示ユニットの下面側（観察側と反対側）を向くように配置される。なお、半透過反射型の場合は、反射層にはバックライトからの光を透過するための複数の透過孔が形成される。

図１１は、本発明に係わる面発光装置を用いたバックライトの実施形態の例を示す縦断面図である。図１２は、図１１のバックライトの分解斜視図である。
図１１及び図１２に示したバックライト（面発光装置）は、導光板１２の出射面１２ｂ上にプリズムシート８０が配置され、出射面１２ｂと反対側の面１２ｃは複数の断面視くさび状の溝１４が互いに形成されプリズム面とされ、さらに面１２ｃ側にＡｇ膜等からなる反射板１２ｇが配置されている点である。導光板１２には、上述の実施形態と同様に、導光板１２の側端面１２ａに沿って棒状の中間導光体１３が配設されている。この中間導光体１３の両側に発光素子１５、１５が配設され、中間導光体１３の両端部で出射面１３ａ側の角部に突起部１３ｄ、１３ｄが形成されている。

プリズムシート８０は、透明シート８１の入射面８１ａ側（導光板側の面）に屈折面と反射面からなる突条の光屈折部８４が連続して複数設けられるとともに、入射面１８ａと反対側の出射面１８ｂが平坦面とされている。プリズムシート８０を構成する透明シート８１の材料としては、アクリル系樹脂、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。
光屈折部８４は、透明シート８１に対して斜め方向からの入射光を上記屈折面により上記透明シート８１の内部に入射させるとともに、この透明シート８１の内部において該入射光を上記反射面により反射させて上記他面から出射させるものである。
本実施形態のバックライトが液晶表示ユニットに備えられる場合には、導光板１２と液晶表示ユニットとの間にプリズムシート８０が配置されるように設けられる。
本実施形態のバックライトは、中間導光体１３の出射面１３ａから出射された光Ｒが入光面１２ａから導光板１２内に入射するが、この光は道光板内を導光しながら光の向きを徐々に出射面１２ｂに対して垂直に近づき、法線Ｈとの成す角が臨界角より小さくなると出射面１２ｂから出射するようになっている。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実施例１）
本実験例では、本発明による中間導光体を用いて図１１に示すようなバックライト（面発光装置）を作製し、導光板面内における輝度分布を測定した。そして、本発明の構成によれば導光板両端部に出射光量の低下した暗部が生じにくく、導光板面内における出射光量の均一性を高めることを検証した。
まず、樹脂材料を射出成形することにより、図４及び図１１に示すような中間導光体１３と、導光板１２を作製した。中間導光体１３の材料にはアクリル樹脂を用い、出射面１３ａの長さＬ_２が６６．８ｍｍ、出射面と反対側の面１３ｂの長さＬ_３が６４．４ｍｍ、幅Ｌ_４が３．４ｍｍ、厚さ０．９ｍｍになるように棒状に成形するとともに、その長さ方向の両端部に三角柱状の突起部１３ｄ、１３ｄを形成し、出射面と反対側の面１３ｂに先端角度βが１０２°のＶ字状の溝１３ｇを０．２５ｍｍ（両端部）〜０．２１１ｍｍ（中央部）のピッチで順次ピッチが狭くなるように、すなわち、発光素子が配置される端部に近いものほどピッチが大きくなるように多数形成した。また、これら溝１３ｇは深さが７．６μｍ（両端部）〜７３．５μｍ（中央部）の範囲で順次深くなるように、言い換えれば、発光素子が配置される端部に近いものほど深さが浅くなるように形成した。また、各突起部１３ｄの発光素子１５側の斜面１３ｆの傾斜角度αは、３６．６度とした。中間導光体１３と両ＬＥＤを合わせた長さＬ_１が６６．８ｍｍであった。
次いで、上記中間導光体の両端部の凹部に、それぞれ発光素子としてＬＥＤを配設した。このＬＥＤには、ＮＳＣＷ２１５Ｔ（商品名：日亜化学工業株式会社製）を用いた。

導光板１２としては、６６．８ｍｍ（Ｗ_１）×５２．６ｍｍ（長さ）×０．８ｍｍ（厚さ）の大きさで、反射面１２ｃ側に複数のくさび状のプリズム溝が形成された図１１と同様の構成のものを作製した。成形材料としてはアクリル樹脂を用いた。その際、プリズム溝のピッチは０．２０ｍｍとした。また、プリズム溝を構成する二斜面部の傾斜角度は急斜面部を５０°、緩斜面部を２．５°で共通とした。
この導光板１２の出射面１２ｂ側にプリズムシート８０を積層し、出射面１２ｂと反対側の面１２ｃにＡｇ膜からなる反射板１２ｇを形成した。プリズムシート８０を構成する透明シートの材料としては、アクリル樹脂を用いた。
次いで、長さ方向の両端部の凹部にそれぞれＬＥＤを配設した棒状の中間導光体１３を、上記にて得られた導光板１２の入光面１２ａに配置して実施例１のバックライト（面発光装置）とした。

次に、上記にて作製された実施例１のバックライトを液晶表示ユニット２０の背面側に配置し、両方のＬＥＤを点灯させて、液晶表示ユニットの表示領域２０Ｄの白表示輝度分布を測定した。その結果を表１と図１３に示す。
ここでの輝度分布の測定の際、輝度の測定位置は液晶表示ユニットを平面視したときに表示領域の面内を１００領域に分割し、それぞれの領域の中心点を測定した。図１３は、表示領域を左目で見た時を想定（表示ユニットを傾斜角度１０度傾斜させる。表示ユニットの幅方向の左側部が測定装置に近くなる。）して測定したときの輝度と、右目で視た時を想定（表示ユニットを傾斜角度１０度傾斜させる。表示ユニットの幅方向の右側部が測定装置に近くなる。）して測定したときの輝度を平均化したものである。
また、輝度分布の測定値に基づいて輝度変化率（％）を調べた。その結果を表２と図１４に示す。
輝度変化率は中間導光体に突起のない状態（後述の比較例１の中間導光体）から突起をつけた状態（実施例１の中間導光体）にした時の各測定点での輝度変化の割合であり、値が大きいほど突起の効果により輝度が向上していることを示すものである。

（比較例１）
出射面及び出射面と反対側の面の長さが共に６４．４ｍｍとされ、しかも両端部に突起部や凹部を形成しない以外は上記実施例と同様の中間導光体（比較例）を作製した。この中間導光体の長さ方向の両側にそれぞれＬＥＤを配設した。ここで作製した中間導光体とこれの両側にそれぞれ設けたＬＥＤの合計長さは、導光板の幅と同じ長さであった。
上記両端部にそれぞれＬＥＤが配置された比較例の中間導光体を用いた以外は実施例１と同様のバックライト（面発光装置）を作製し、比較例１とした。

次に、上記にて作製された比較例１のバックライトを実施例１と同様の液晶表示ユニットの背面側に配置し、両方のＬＥＤを点灯させて、液晶表示ユニットの表示領域の白表示輝度分布を上記実施例と同様にして測定した。その結果を表３と図１５に示す。

表２と図１４に示す結果から発光素子側に斜面を有する突起部が両端部に形成された中間導光体が備えられたバックライトを用いた場合は、両端部に突起部が形成されていない中間導光体を用いた比較例１のバックライトを用いる場合よりも導光板の両端面付近に多くの光を供給でき、導光板面内における出射光量の均一性を高めるに効果的であることを確認した。

本発明の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図。 図１に示す液晶表示装置を観察側から視た平面図。 図１に示す液晶表示装置の縦断面図。 図１乃至図３の液晶表示装置に備えられたフロントライトの中間導光体を拡大して示す斜視図。 図１乃至図３の液晶表示装置に備えられたフロントライトの中間導光体の端部に形成された突起部と、発光素子を示す拡大断面図。 本実施形態のフロントライトに備えられた中間導光体に形成された突起部の斜面の傾斜角度の限定理由の説明図。 本実施形態のフロントライトに備えられた中間導光体に形成された突起部の斜面の傾斜角度の限定理由の説明図。 本実施形態のフロントライトに備えられた中間導光体に形成された突起部の斜面の傾斜角度の限定理由の説明図。 本実施形態のフロントライトの中間導光体の端部に形成された突起部の他の例を示す拡大断面図。 本実施形態のフロントライトの中間導光体の端部に形成された突起部の他の例を示す拡大断面図。 本発明の面発光装置を用いたバックライトの実施形態の例を示す縦断面図。 図１１のバックライトの分解斜視図。 実施例１のバックライトを備えた液晶表示装置の輝度分布を示す図。 実施例１のバックライトを備えた液晶表示装置の輝度変化率を示す図。 比較例１のバックライトを備えた液晶表示装置の輝度分布を示す図。 従来のフロントライトが備えられた液晶表示装置の概略構成を示す斜視図。 従来のフロントライトの他の例を観察側から見たときの平面図。 従来の面発光装置のさらにその他の例を観察側から見たときの平面図。

符号の説明

１０・・・フロントライト（面発光装置）、２０・・・液晶表示ユニット（液晶表示パネル、被照明物）、２０ｃ・・・画素、２０Ｄ・・・表示領域、１２・・・導光板、１２ａ・・・入光面（側端面）、１２ｂ・・・出射面（一方の面）、１２ｃ・・・反射面、１３・・・中間導光体、１３ａ・・・出射面、１３ｂ・・・反射面（出射面と反対側の面）、１３ｃ・・・凹部、１３ｄ，３３ｄ，４３ｄ・・・突起部、１３ｅ・・・入光面、１３ｆ・・・斜面、１３ｇ・・・溝、１４・・・プリズム溝、１５・・・発光素子、１４ａ・・・緩斜面部、１４ｂ・・・急斜面部、２１・・・上基板、２２・・・下基板、２３・・・液晶層、２５・・・反射層、２６ａ，２８ａ・・・透明電極、２６ｂ，２８ｂ・・・配向膜、２９・・・カラーフィルタ層、Ｄ・・・溝深さ、Ｎ・・・導光板の基準面、Ｐ・・・溝ピッチ、Ｗ_１ ・・・導光板の幅、Ｌ_１・・・中間導光体及び両発光素子を合わせた長さ、Ｌ_２・・・出射面の長さ、Ｌ_３・・・反射面の長さ、α・・・斜面の傾斜角度、β・・・溝先端角度、Ｌ_０・・・入射光、Ｒ・・・反射光

Claims (7)

1. 光源と、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を一方の面側から出射させる導光板とを備え、
   前記導光板は、光が導入される側端面が入光面とされ、前記導光板の他方の面側には、複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されており、
   前記光源は、前記導光板の入光面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の両側に配設された発光素子とを備えており、
   前記中間導光体は、四角柱状の１つの透明部材であり、前記導光板の入光面側の側面が前記発光素子からの光を導光板に出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の側面が該中間導光体の内部を伝搬する光を反射させるための反射面とされ、
   前記中間導光体及びこれの両側に配設された発光素子を合わせた長さは、前記導光板の幅と同じ大きさに揃えられ、前記中間導光体の少なくとも出射面の長さは導光板の幅と同じ長さとされ、前記反射面の長さは前記出射面の長さより小さくされてなり、
   前記中間導光体の両端部で出射面側の角部に突起部が形成され、前記突起部は、発光素子側の面が斜面とされ、該突起部の斜面は、前記出射面に対する傾斜角度が下記式（１）を満足する範囲であることを特徴とする面発光装置。
   （９０−θｃ）／２＜α＜（９０＋θｃ）／２ 式（１）
   （式中、αは前記斜面の前記出射面に対する傾斜角度、θｃは前記斜面に入射した光の臨界角）
2. 前記中間導光体の両端部で反射面側の角部に前記発光素子を配置するための凹部が設けられ、該凹部に前記発光素子が配置されていることを特徴とする請求項１記載の面発光装置。
3. 前記中間導光体の反射面に複数のくさび状の溝を互いに平行に形成してプリズム面が形成され、前記くさび状の溝の深さは前記発光素子から離れるほど深く形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面発光装置。
4. 前記くさび状の溝の深さは前記反射面の長さ方向中央部のくさび状の溝が最も深く、端部に近くなる程浅く形成されてなることを特徴とする請求項３に記載の面発光装置。
5. 前記中間導光体は屈折率１．４９のアクリル樹脂からなり、前記斜面の出射面に対する傾斜角度が２３．９度乃至６６．１度の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずかに記載の面発光装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の面発光装置が前記導光板の一方の面側が液晶表示パネルの観察側を向くように配置されたことを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の面発光装置が前記導光板の一方の面側が液晶表示パネルの観察側と反対側を向くように配置されたことを特徴とする液晶表示装置。

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