JP2006054088A - 面発光装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導光体から出射された光を効率良く導光板に入射でき、しかも導光板面内における輝度を向上でき、導光板の輝度分布の制御が可能な面発光装置の提供。
【解決手段】 光源と、該光源の光を面１２ａから導入し、内部を伝搬する上記光を出射面側から出射させる導光板１２とを備え、上記光源は、導光板１２の入光面１２ａに沿って配設された棒状導光体１３と、棒状導光体１３の幅方向の両側に配設された発光素子１５、１５とを備え、棒状導光体１３は、上記入光面１２ａ側の面１３ａが出射面とされ、該出射面１３ａ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反射面とされ、出射面１３ａに棒状導光体の幅方向に沿った凸条１３ｄを複数有するプリズム面が形成された面発光装置１０。面発光装置１０を備えた液晶表示装置。
【選択図】 図１

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。

面発光装置の一種として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フロントライトが知られている。
図１９は、従来の面発光装置がフロントライトとして備えられた液晶表示装置を示す斜視構成図である。
この液晶表示装置は、液晶表示ユニット１２０と、この液晶パネル１２０の前面側（観察側）に配設された面発光装置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。

面発光装置１１０は、平板状の導光板１１２と、この導光板１１２の側端面（入光面）１１２ａに配設されたバー導光体１１３と、このバー導光体１１３の幅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。
バー導光体１１３の出射面（導光板１１２の入光面１１２ａ側の面）１１３ａは平坦面とされており、出射面１１３ａと対向する外側面１１３ｂにはプリズム面１１３ｃが形成されている。バー導光体１１３とこれの両側の発光素子１１５、１１５は、これらの外側に形成されたメタルケース（図示略）により一体保持されている。
この面発光装置１１０では、発光素子１１５、１１５からそれぞれ出射された光を、バー導光体１１３に導入、伝搬し、この光をさらに出射面１１３ａから導光板１１２の入光面１１２ａへ出射して導光板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の凸部１１４が形成された面と反対側の面（図面では下面）１１２ｂ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 特開２００３−２９７１２６号公報 特開平０９−１６６７１３号公報

しかしながら従来の面発光装置１１０においては、図２０に示すようにバー導光体１１３の出射面１１３ａから出射される光Ｌの出射角度範囲が広いため、効率良く光が利用されず、導光板１１２の入光面１１２ａの近傍のみ明るく、中央部は暗くなるという輝度ムラの問題があった。なお、図２０中、符号１１９はメタルケースである。
導光板１１２に上記のような輝度ムラが生じていると、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ができず、結果として表示の視認性が低下してしまう。
また、面発光装置１１０の法線方向から約１０度傾いた方向から観察したときに、図２１に示すように導光板１１２の幅方向の端面付近に平面視三角形状の暗部１１８が生じるという問題があった。上記のような面発光装置１１０が備えられた液晶表示装置は、法線方向から約１０度傾いた方向から観察すると上記のような暗部１１８が視認されるなどの輝度ムラが生じてしまう。

また、上記のような構成の従来の面発光装置１１０は、透過型又は半透過型の液晶表示ユニットの背面側に備えられるバックライトとして用いられる場合もある。この場合、導光板１１２は凸部１１４が形成された側の面（導光板に入射した光はこの面から出射される）が液晶表示ユニット側になるように配置され、この導光板１１２と液晶表示ユニットの間にプリズムシート（図示略）が設けられ、凸部１１４が形成された側の面と反対側の面１１２ｂに反射板（図示略）が設けられる。
このように面発光装置１１０をバックライトとして用いる場合においても、フロントライトとして用いる場合と同様の導光板面内における輝度ムラや導光板の端面付近の暗部が生じるという問題があった。

なお、従来の面発光装置の他の例としては、バー導光体の出射面に、高さ方向に沿ったプリズム突起が設けられたもの（例えば、特許文献２）がある。しかしながら、この面発光装置では、バー導光体の出射面から出射される光は広い角度範囲で拡散してしまうため、バー導光体から出射された光の利用効率が悪い。
また、従来の面発光装置のさらに他の例としては、長尺の冷陰極管と導光板の入射面との間にプリズムシートを介在させたもの（例えば、特許文献３）がある。しかしながら、この面発光装置では、プリズムシートが光源と別個に設けられているために、導光板面内における輝度が暗くなってしまう。

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、導光体から出射された光を効率良く導光板に入射でき、しかも導光板面内における輝度を向上でき、導光板の輝度分布の制御が可能な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、表示の視認性を向上でき、表示品質に優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、内部を伝搬する上記光を一方の面側から出射させる導光板とを備え、
上記導光板は、光が導入される側端面が入光面とされ、上記導光板の他方の面には、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、
上記光源は、上記導光板の入光面に沿って配設された棒状導光体と、該棒状導光体の幅方向の少なくなくとも一方の側に配設された発光素子とを備えており、
上記棒状導光体は、上記導光板の入光面側の側面が上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反射面とされ、上記出射面に棒状導光体の幅方向に沿った凸条を複数有するプリズム面が形成されていることを特徴とする。

本発明の面発光装置では、上記棒状導光体は、上記導光板の入光面側の側面が上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、該出射面に棒状導光体の幅方向に沿った凸条を複数有するプリズム面が形成されたことにより、棒状導光体の出射面から出射される光の出射方向を導光板の入光面の法線方向（０度）近傍に多くすることができ、上記法線方向から遠い角度範囲（例えば、｜θ｜が２０度より大きい範囲、上記θは棒状導光体の出射面から出射される光の出射方向で、入光面の法線方向に対する角度である）に出射される光を少なくすることができ、棒状導光体からの出射光の出射方向に指向性を持たせることができるので、棒状導光体から出射された光を効率良く導光板に入射できる。
上記棒状導光体から出射された光のうち入光面の法線方向の近傍に出射された光（近傍出射光と略す。例えば｜θ｜≦２０度）は、入光面から導光板内に入射し、入光面からより遠い位置まで導光されるので、上記近傍出射光が多くなることにより、導光板の中央部の輝度を向上できる。また、棒状導光体から出射された光のうち入光面の法線方向から遠い角度範囲に出射された光（遠方出射光と呼ぶこともある）は少なくなる。従って、本発明によれば、導光板面内における輝度を向上でき、導光板の輝度分布の制御が可能であるので、導光板面内における出射光量を向上できるとともに導光板面内における出射光量の分布の制御が可能である。
本発明の面発光装置では、棒状導光体から出射された光は効率良く導光板内に入射し、上記導光板の幅方向の端面付近に伝搬される光が多くなるので、面発光装置の法線方向から約１０度傾いた方向から観察したときに導光板の幅方向の端面付近に平面視三角形状の暗部が観察されるのを改善できる。
また、本発明の面発光装置は、液晶表示装置に備えられるフロントライトやバックライトとして好適に用いることができるが、バックライトとして用いる場合には、導光板の中央部の輝度が表示の視認性への影響が大きいが、本発明では平面視したときの導光板中央部を明るくできるので、液晶表示装置にバックライトとして備えた場合に表示の視認性を向上できる。
上記凸条の先端角度を変更することにより、棒状導光体の出射面から出射される光の出射角度分布を変更することができる。

上記構成の本発明の面発光装置において、上記棒状導光体の出射面に形成された凸条の先端角度は、４５度以上１３０度以下であることが 導光板面内における輝度を向上することができ、特に、導光板の平面視中央部の輝度を向上できる点で好ましい。

上記のいずれかの構成の本発明の面発光装置において、上記棒状導光体の出射面に形成された凸条のピッチは、上記棒状導光体の厚さの３分の１より小さくされていることが棒状導光体から出射された光が導光板に入射する効率を向上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液晶表示パネルの観察側に配置され、上記面発光装置は導光板の一方の面側が液晶表示パネルを向くように設けられたことを特徴とする。
この液晶表示装置は、上記のいずれかの構成の本発明の面発光装置が液晶表示パネルの観察側にフロントライトとして配置されたものであるので、本発明の面発光装置の点灯時には液晶表示パネルを均一に、かつ明るく照明することができ、表示の視認性を向上でき、表示品質が優れる。

また、本発明の面発光装置は、上記のいずれかの構成の本発明の面発光装置において、上記導光板の一方の面側にプリズムシートが設けられ、上記導光板の他方の面側に反射板が設けられたものであってもよい。
かかる構成の面発光装置は、液晶表示パネルのバックライトとして好適に用いることができ、導光体から出射された光を効率良く導光板に入射でき、しかも導光板面内における輝度を向上でき、導光板の輝度分布の制御が可能である。

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液晶表示パネルの背面側に配置され、上記導光板の一方の面側が液晶表示パネルを向くように設けられたことを特徴とする。
この液晶表示装置は、上記のいずれかの構成の本発明の面発光装置が液晶表示パネルの背面側にバックライトとして配置されたものであるので、本発明の面発光装置の点灯時には液晶表示パネルを均一に、かつ明るく照明することができ、表示の視認性を向上でき、表示品質が優れる。

本発明によれば、導光体から出射された光を効率良く導光板に入射でき、しかも導光板面内における輝度を向上でき、導光板の輝度分布の制御が可能な面発光装置を提供できる。
また、このような面発光装置を液晶表示パネルの観察側又は背面側に備えたことにより、表示の視認性を向上でき、表示品質に優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、本発明の面発光装置がフロントライトとして備えられた実施形態の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に示す液晶表示装置を示す縦断面図である。
本実施形態の液晶表示装置は、図１及び図２に示すように、反射型の液晶表示ユニット（液晶表示パネル）２０と、この液晶表示ユニットの観察側（図示上面側）に配置されたフロントライト（面発光装置）１０とを備えて構成されている。
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バー導光体（棒状導光体）１３と、このバー導光体１３の幅方向（バー導光体の長さ方向と呼ぶこともある）の両側に配設された発光素子１５、１５と、これらバー導光体１３と発光素子１５、１５を覆うようにバー導光体１３側から被着されたケース体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、バー導光体１３とこれの両側の発光素子１５、１５とから光源が構成され、導光板１２の側端面１２ａが入光面とされている。図３は、フロントライト１０に備えられた光源を示す斜視図である。

導光板１２は、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄ上に配置されてバー導光体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。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）２０の表示領域２０Ｄを透過表示するようになっている。

また、導光板１２の図示上面（他方の面）は、断面視くさび状のプリズム溝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。断面視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。
この導光板１２は、導光板内部を伝搬する光（図２では左側から右側へ伝搬する光）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。

バー導光体１３は、導光板１２の入光面１２ａに沿う四角柱状とされた透明部材であり、このバー導光体１３の幅方向の両側に発光素子１５、１５が配設されている。
バー導光体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。
バー導光体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と反対側の側面がバー導光体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１乃至図３に示すようにバー導光体１３の出射面１３ａは、該バー導光体の幅方向（長さ方向）Ｘに沿った凸条１３ｄが複数形成されていることにより、プリズム面とされている。各凸条１３ｄは、一対の斜面から構成された長尺突部であり、この凸条１３ｄの縦断面形状は図４に示すように三角状のものである。
図４に示すように凸条１３ｄの先端角度α＝４５度〜１３０度であることが導光板面内における輝度を向上することができ、特に、導光板１２の平面視中央部の輝度を向上できる点で好ましい。また、凸条１３ｄの形成ピッチ（隣接する凸条１３ｄと凸条１３の頂部間）Ｐ＜バー導光体１３の厚さ（高さ）ｔ／３であることがバー導光体１３から出射された光が導光板１２に入射する効率を向上できる点で好ましい。

また、図５に示すように、バー導光体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、バー導光体１３内部を、バー導光体１３の長さ方向に伝搬され、くさび状の溝内面で反射され、出射面１３ａから導光板１２側へ出射されるようになっている。各くさび状の溝１３ｇはバー導光体の厚さ方向（高さ方向）に沿って形成されている。
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いることが好ましく、すなわち、反射面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、端部に近くなる程溝深さを浅く形成することで、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のピッチＰ１（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が形成されたバー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され、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、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機ＥＬ素子等を用いることができる。
ケース体１９は、少なくとも内面が反射性を有するものであることが好ましく、内面に金属反射膜が形成されたものや、ケース体全体がＡｌ、Ａｇなどの反射性を有する金属から構成されたものであってもよい。バー導光体１３の出射面１３ａは、ケース体１９に覆われていない露出面とされている。

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、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（図示略）を挟持して構成され、上基板２１の内面側に、平面視短冊状の複数の透明電極（図示略）とこれら透明電極上に形成された配向膜（図示略）とを備え、下基板２２の内面側には、反射層（図示略）、カラーフィルタ層（図示略）、複数の平面視短冊状の透明電極（図示略）、及び配向膜（図示略）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、表示領域２０Ｄ内に画素（図示略）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上に上記構成のフロントライト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を構成する導光板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。
この液晶表示装置は、外光が得られない暗所では、発光素子１５、１５を点灯させ、発光素子１５、１５からそれぞれ出射された光Ｌ１をバー導光体１３内に導入、伝搬後、これら光Ｌ１を出射面１３ａから出射し、これら光Ｌ１を入光面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では、バー導光体１３の出射面１３ａにバー導光体１３の幅方向Ｘに沿った凸条１３ｄを複数有するプリズム面が形成されたことにより、図２に示すようにバー導光体１３の出射面１３ａから出射される光Ｌ１の出射方向を導光板１２の入光面１２の法線方向Ｈ（０度）近傍に集めることができ、上記法線方向Ｈから遠い角度範囲（例えば、｜θ｜＞２０度、上記θはバー導光体１３の出射面１３ａから出射される光Ｌ１の出射方向で、入光面１２ａの法線方向Ｈに対する角度である）に出射される光を少なくすることができ、バー導光体１３からの出射光の出射方向に指向性を持たせることができるので、バー導光体１３から出射された光を効率良く導光板１２に入射できる。なお、図２では光Ｌ１の出射方向の光量の違いを説明するために矢印の長さを変更することで模式的に示した。
バー導光体１３から出射された光Ｌ１のうち入光面１２ａの法線方向Ｈの近傍に出射された光（近傍出射光、例えば｜θ｜≦２０度）は、入光面１２ａから導光板内に入射し、入光面１２ａからより遠い位置まで導光されるので、上記近傍出射光が多くなることにより、導光板１２の平面視中央部の輝度を向上できる。また、バー導光体１３から出射された光のうち入光面１２ａの法線方向Ｈから遠い角度範囲に出射された光（遠方出射光、例えは｜θ｜＞２０度）は、導光板内に入射しても導光されにくいため、バー導光体の近傍から出射し易いが、このような遠方出射光は少なくなる。
従って、本実施形態のフロントライト１０によれば、導光板面内における輝度を向上でき、導光板１２の輝度分布の制御が可能であるので、導光板面内における出射光量を向上できるとともに導光板面内における出射光量の分布の制御が可能である。
本実施形態のフロントライトでは、バー導光体１３から出射された光Ｌ１は効率良く導光板内に入射し、導光板１２の幅方向の端面付近に伝搬される光Ｌ１が多くなるので、フロントライトの表面の法線方向から約１０度傾いた方向から観察したときに導光板１２の幅方向Ｘ１の端面付近に平面視三角形状の暗部が観察されるのを改善できる。

このようにバー導光体１３から出射された光Ｌ１を効率良く導光板１２に入射でき、しかも導光板面内における輝度が向上したフロントライト１０が備えられた本実施形態の液晶表示装置は、フロントライト１０の点灯時にはこのフロントライト１０によって液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄを均一に、かつ明るく照明することができ、また、液晶表示装置の法線方向から約１０度傾いた方向から観察しても導光板の幅方向の端面付近に暗部が視認されることも改善できるので、表示の視認性を向上でき、表示品質が優れる。

なお、上記実施形態の面発光装置においては、バー導光体１３の幅方向の両端にそれぞれ発光素子を配置した場合について説明したが、発光素子１５はバー導光体１３の幅方向の少なくとも一方に配置されていてもよい。
また、バー導光体１３の出射面１３ａに形成された凸条は縦断面形状が三角状である場合について説明したが、凸条の先端形状は丸みを帯びたものであってもよい。

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（液晶表示パネル）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背面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他方の面側（プリズム溝が形成された面側）が液晶表示ユニットを向くように配置される。

図６は、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た実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す縦断面図である。
図６の液晶表示装置は、透過型や半透過反射型の液晶表示ユニット（液晶表示パネル）４０と、この液晶表示ユニット４０の背面側（図示下面側）に配置されたバックライト（面発光装置）５０とを備えて構成されている。液晶表示ユニット４０と、バックライト５０との間には、１枚又は複数枚の位相差板（図示略）と、偏光板（図示略）が介在されている。
液晶表示ユニット４０が半透過反射型の場合に、反射型の液晶表示ユニット２０と異なるところは、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、下基板２２は透明な材料から構成される。また、液晶表示ユニット４０が透過型の場合は、下基板２２は透明な材料から構成され、また、液晶表示ユニットには反射層は設けられていない。

バックライト５０が、図１乃至図２に示した面発光装置１０と異なるところは、導光板１２の出射面（一方の面）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の下側にＡｇ膜等からなる反射板１２ｇが配置されている点である。このバックライト５０は導光板１２の出射面側が液晶表示パネル４０を向くように配置されている。

導光板１２の面（他方の面）１２ｃには、面発光装置１０と同様に断面視くさび状のプリズム溝１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成されている。また、導光板１２には、面発光装置１０と同様に、導光板１２の入光面１２ａに沿ってバー導光体１３が配設されている。このバー導光体１３の両側に発光素子１５、１５が配設されいる。
バー導光体１３の出射面１３ａには、面発光装置１０と同様にバー導光体の幅方向（長さ方向）に沿った凸条１３ｄが複数形成されている。

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８１ａと反対側の出射面８１ｂ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出射面８１ｂから液晶パネル４０に向けて出射させるものである。
プリズムシート８０は、導光板１２と液晶表示ユニット４０との間（詳細には液晶表示ユニットの下側の偏光板と導光板１２との間）に介在されるように設けられ、このプリズムシート８０の光屈折部８４が複数設けられた入射面８１ａは導光板１２の出射面１２ｂを向くように配置されている。
反射板１２ｇは、上面（導光板１２側の面）に微細凹凸がランダムに多数形成されている。

図６の液晶表示装置は、上記構成のバックライト５０が液晶表示パネル４０の背面側に配置されたものであるので、バックライト５０の点灯時には液晶表示パネル４０を均一に、かつ明るく照明することができ、表示の視認性を向上でき、表示品質が優れる。

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。
（実験例１）
本実験例では、バー導光体１３の出射面１３ａに形成するプリズム面の凸条１３ｄの先端角度を４５度〜１２０度の範囲で変更した以外は図１や図６と同様の実施例の光源（バー導光体１３とこれの両側に配置した発光素子１５、１５と、これらを覆うＡｌ製ケース体１９）を作製し、発光体１５、１５を点灯したとき出射面１３ａから出射される光を受光器（ＢＭ−５Ａ）で受光し、出射角度分布を測定した。結果を図７に示す。
また、比較のためにバー導光体１３の出射面１３ａをフラットにした以外は上記実施例と同様にした光源（比較例）の場合の出射角度分布も同様に測定した。結果を図７に合わせて示す。なお、図７のグラフは分布面積を１に規格化したときの輝度分布である。
ここでバー導光体１３はアクリル樹脂を用い、幅方向Ｘの長さが６８．８ｍｍ、溝１３ｇや凸条１３ｄを形成前の面１３ａと面１３ｂの距離が２．５ｍｍ、厚さが０．９０ｍｍになるように棒状に成形するとともに、出射面１３ｇに凸条１３ｄを形成ピッチＰ＝２４μｍで形成し、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形成した。次いで、上記バー導光体の両端部に配設する発光素子としてはＬＥＤ（ＮＳＣＷ２１５Ｔ（商品名：日亜化学工業株式会社製））を用いた。

図７に示した結果からバー導光体の出射面がフラットの比較例の光源では、出射面から出射される光は出射角度範囲が広く、特に、０度〜約４５度の範囲に多く出射されてことがわかる。これに対してバー導光体の出射面に幅方向に沿った凸条を複数設けたプリズム面を形成した実施例の光源では、出射面から出射される光は比較例に比べて出射角度範囲が狭く、法線方向に近い範囲に多く出射されていることがわかる。凸条の先端角度αが６０度〜１２０度の場合は、０度〜約３０度の範囲に多く出射されており、特に、αが９０度と６０度の場合は、αが１２０度の場合よりも法線方向に近い角度範囲に多く出射されており、αが６０度の場合は０度〜約２０度の範囲の出射光量が多いことがわかる。従って、バー導光体の出射面に形成する凸条の先端角度を小さくすることにより出射角度範囲を狭くすることができ、法線方向に近い範囲に多く出射できることがわかる。

（実験例２）
実験例１で作製した実施例の光源と導光板１２とプリズムシート８０と反射板１２ｇを組み合わせて図６と同様のバックライトを作製した（実施例）ときの導光板面内方向における輝度をＲｉｓａ−Ｃｏｌｏｒ（ハイランド製）を用いて測定した。結果を図８乃至図１０に示す。ここでの輝度分布の測定の際、輝度の測定位置は導光板を平面視したときの面内を２５領域に分割し、それぞれの領域の中心点を測定した。
また、比較のために実験例１で作製した比較例の光源と導光板１２を組み合わせてバックライト（比較例）を作製したときの導光板面内方向における輝度を上記方法と同様にして測定した。結果を図１１に示す。
また、出射面の凸条の先端角度９０度としたバー導光体を用いた実施例のバックライトと、出射面をフラットとしたバー導光体を用いた比較例のバックライトについて導光板面内の上下方向の輝度分布と左右方向の輝度分布の測定結果を図１４〜図１５に示す。
また、バー導光体出射面の凸条の先端角度と、作製したバックライトの導光板の２５領域の輝度の平均値と、この２５領域のうち導光板の平面視中心近傍の９領域の輝度の平均値を計算した。その結果を図１２に示す。
また、バー導光体出射面の凸条の先端角度と、作製したバックライトの導光板の入光面からの各位置（距離）の輝度の測定結果を図１３に示す。

ここで導光板１２としては、６６．８ｍｍ×５４．１ｍｍ×０．８ｍｍの大きさで、反射面１２ｃ側に複数のプリズム溝１４が形成された図６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１４のピッチＰ２は０．３ｍｍとした。また、プリズム溝を構成する二斜面部は急斜面部１４ｂの傾斜角度θ２を５０°、緩斜面部１４ａの傾斜角度θ１を２．０°の一定とした。
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。導光板１２の入光面１２ａに、実験例１で作製した光源を配置した。

図８〜図１３の結果から出射面がフラット（プリズム先端角度１８０度）のバー導光体を用いた比較例のバックライトは、導光板の２５領域の輝度の平均値が４６６ｃｄ／ｍ^２であり、輝度均一性が２８％と低く、中心近傍の９領域の輝度の平均値が５２２ｃｄ／ｍ^２と暗く、輝度均一性が３９％であった。ここでの輝度均一性は、各領域内の最小輝度を最大輝度で割った値をパーセントで表したものであり、値が大きいほど輝度のバラツキが少ないことを示すものである。また、比較例のバックライトは導光板の入光面から１０ｍｍ付近に輝度のピークがあるが、入光面から約２０ｍｍを超えると輝度の低下割合が大きく、導光板の中心近傍の輝度が低いことがわかる。
これに対し出射面に凸条が複数形成されたプリズム面（プリズム先端角度４５度から１２０）のバー導光体を用いた実施例のバックライトは、導光板の２５領域の輝度の平均値及び輝度均一性が比較例より高く、また、中心近傍の９領域の輝度の平均値が比較例のものより高いことから、バー導光体の出射面に幅方向に沿った凸条を形成すると、導光板の面内における輝度を向上でき、しかも輝度分布の均一性を向上できることがわかる。
また、実施例のバックライトの輝度のピークは、導光板の中心近傍にシフトしており、特に先端角度９０度〜１２０度の場合は入光面から２０ｍｍを超えた位置では比較例よりも輝度が高く、先端角度６０度の場合は入光面から２５ｍｍを超えた位置では比較例よりも輝度が高いことがわかる。

また、図１４に示す結果から実施例のバックライト（凸条の先端角度９０度）は、導光板面内の上下方向の輝度分布は、比較例のバックライトよりも導光板の中央方向にシフトしていることがわかる。図１５に示す結果から実施例のバックライト（凸条の先端角度９０度）は、導光板面内の左右方向の輝度分布は、比較例のバックライトよりも導光板の中央付近の輝度が向上していることがわかる。
以上の実験結果から出射面に凸条が形成されたバー導光体を用いることにより、出射面がフラットの場合よりも、導光板の入射面から遠い位置まで光を導入することができ、中央近傍の輝度を高くできることがわかる。

なお、実験例１で作製した実施例の光源と導光板１２を組み合わせて図１と同様のフロントライトを作製した（実施例）。また、比較のために実験例１で作製した比較例の光源と導光板１２を組み合わせてフロントライト（比較例）を作製した。これらフロントライトについても導光板面内方向における輝度を上記測定方法と同様にして測定したところ、バックライトの場合と同様の傾向の実験結果が得られた。

（実験例３）
実験例１で作製した実施例の光源と導光板１２を組み合わせて図１と同様のフロントライトを作製した（実施例）。
また、比較のために実験例１で作製した比較例の光源と導光板１２を組み合わせてフロントライト（比較例）を作製した。
作製したフロントライトを図１と同様の反射型液晶ユニット２０の観察側に配置して液晶表示装置を作製し、フロントライトを点灯したときの表示面の輝度とコントラスト（ＣＲ）について測定した。その結果を表１と、図１６〜図１７に示す。

表１と、図１６〜図１７に示す結果から出射面に先端角度が６０度〜１２０度の凸条を複数形成したバー導光体を用いた実施例のフロントライトが備えられた液晶表示装置（実施例）は、比較例のフロントライトが備えられた液晶表示装置（比較例）に比べて白表示の場合の平均輝度及び中心輝度が優れていることがわかる。
また、出射面に先端角度が６０度又は１２０度の凸条を複数形成したバー導光体を用いた実施例のフロントライトが備えられた液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置と同等の平均コントラストが得られており、出射面に先端角度が９０度の凸条を複数形成したバー導光体を用いた実施例のフロントライトが備えられた液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置よりも平均コントラストが優れていることがわかる。

（実験例４）
実験例３で作製した実施例と比較例の液晶表示装置（ＦＬ＋ＬＣＤ）と、実験例２で作製した実施例と比較例のバックライト単体（ＢＬ単体）の性能を比較した。結果を表２〜表３と、図１８に示す。なお、ここでの性能は、平均輝度（ｃｄ／ｍ^２）と、輝度比について調べた。輝度比はバー導光体の出射面がフラットである場合の輝度（表２に示した）を１００としたものである。

表２〜表３と図１８に示す結果から実施例のバックライトは比較例のバックライトより平均輝度が優れていることがわかる。また、実施例のフロントライトを備えた液晶表示装置は、比較例のフロントライトを備えた液晶表示装置よりも平均輝度が優れていることがわかる。また、バックライト単体と、フロントライトを備えた液晶表示装置では、バックライト単体の方が凸条の先端角度を変更することによる輝度の変化率が大きいことがわかる。

なお、上記実験例１〜４の実験結果を示す図面及び表中、フラットとはバー導光体の出射面がフラットとされたものを用いた場合、プリズム１２０とはバー導光体の出射面に形成されたプリズム面の凸条の先端角度が１２０度のものを用いた場合、プリズム９０とはバー導光体の出射面に形成されたプリズム面の凸条の先端角度が９０度のものを用いた場合、プリズム６０とはバー導光体の出射面に形成されたプリズム面の凸条の先端角度が６０度のｍのを用いた場合である。

本発明の面発光装置がフロントライトとして備えられた実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図。 図１に示す液晶表示装置を示す縦断面図。 図１に示す液晶表示装置に備えられた面発光装置の光源を構成するバー導光体と発光素子を示す斜視図。 図３のバー導光体のＩＶ−ＩＶ線断面。 図３のバー導光体を反射面側から視た斜視図。 本発明の面発光装置がバックライトとして備えられた実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す縦断面図。 バー導光体出射面の凸条の先端角度と出射角度分布を示す図。 バー導光体出射面の凸条の先端角度が１２０度のときの実施例のバックライトの導光板の輝度分布を示す図。 バー導光体出射面の凸条の先端角度が９０度のときの実施例のバックライトの導光板の輝度分布を示す図。 バー導光体出射面の凸条の先端角度が６０度のときの実施例のバックライトの導光板の輝度分布を示す図。 バー導光体の出射面がフラットときの比較例のバックライトの導光板の輝度分布を示す図。 バー導光体出射面の凸条の先端角度と、バックライトの導光板の輝度２５領域の輝度の平均値及び中心近傍の９領域の輝度の平均値の関係を示すグラフ。 バー導光体出射面の凸条の先端角度と、作製したバックライトの導光板の入光面からの各位置の輝度の関係を示すグラフ。 実施例と比較例のバックライトについて導光板面内の上下方向の輝度分布を示すグラフ。 実施例と比較例のバックライトについて導光板面内の左右方向の輝度分布を示すグラフ。 実施例と比較例のフロントライトの白表示の場合の平均輝度を示すグラフ。 実施例と比較例のフロントライトの平均コントラストを示すグラフ。 実施例と比較例の液晶表示装置と、実施例と比較例のバックライトの輝度比を示すグラフ。 従来の面発光装置が備えられた液晶表示装置の概略構成を示す斜視図。 図１９の液晶表示装置のＢ−Ｂ線断面図。 図１９の液晶表示装置に備えられた面発光装置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）、２０，４０・・・液晶表示ユニット（液晶表示パネル、被照明物）、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（他方の面）、１２ｇ・・・反射膜、１３・・・バー導光体、１３ａ・・・出射面、１３ｂ・・・反射面（出射面と反対側の面）、１３ｄ・・・凸条、１３ｇ・・・溝、１４・・・プリズム溝、１５・・・発光素子、１４ａ・・・緩斜面部、１４ｂ・・・急斜面部、１９・・・ケース体、２１・・・上基板、２２・・・下基板、５０・・・バックライト（面発光装置）、８０・・・プリズムシート、８１・・・透明シート、８１ａ・・・入射面、８１ｂ・・・出射面、Ｈ・・・法線方向、Ｄ・・・溝深さ、Ｎ・・・導光板の基準面、Ｐ・・・凸条形成ピッチ、Ｐ１・・・溝ピッチ、Ｐ２・・・プリズム溝ピッチ、α・・・凸条の先端角度、ｔ・・・バー導光体厚さ、θ・・・出射方向、β・・・溝先端角度、Ｌ１・・・光

Claims (6)

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棒状導光体と、該棒状導光体の幅方向の少なくなくとも一方の側に配設された発光素子とを備えており、
   前記棒状導光体は、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反射面とされ、前記出射面に棒状導光体の幅方向に沿った凸条を複数有するプリズム面が形成されていることを特徴とする面発光装置。
2. 前記棒状導光体の出射面に形成された凸条の先端角度は、４５度以上１３０度以下であることを特徴とする請求項１記載の面発光装置。
3. 前記棒状導光体の出射面に形成された凸条のピッチは、前記棒状導光体の厚さの３分の１より小さくされたことを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光装置。
4. 前記導光板の一方の面側にプリズムシートが設けられ、前記導光板の他方の面側に反射板が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の面発光装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の面発光装置が液晶表示パネルの観察側に配置され、前記面発光装置は導光板の一方の面側が液晶表示パネルを向くように設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１乃至３、４のいずれか一項に記載の面発光装置が液晶表示パネルの背面側に配置され、前記導光板の一方の面側が液晶表示パネルを向くように設けられたことを特徴とする液晶表示装置。

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