| 【発明の名称】 |
面状発光体、反射型表示装置及び電子機器 |
| 【発明者】 |
【氏名】和田 啓志
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| 【要約】 |
【課題】導光板の表面上に形成された傾斜面部から放出される光を低減することによって面状発光体としての性能を向上させる。
【解決手段】導光板12の表面上には、平面ストライプ状の緩斜面部12a及び急斜面部12bがそれぞれの突出端にて相互に接続されたくさび状の突起を構成するように設けられ、これが図示左右方向に繰り返し形成されている。また、導光板22の裏面12cは平坦面となっている。急斜面部12bの表面上には、可視領域の光をほとんど透過しない遮光層14が形成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 光源と、該光源の発する光を端面から導入し、該光を導光方向に沿って徐々に一方の板面から放出するように形成された導光板とを備え、前記導光板の板面上に、主として前記光源の発する光の方向を前記導光板の内部にて変えて前記一方の板面から放出し照明光を形成するための複数の作用面部と、主として前記光源の発する光を前記導光板内に閉じこめるとともに前記導光板を透視可能に構成する複数の透過面部とを配列してなる面状発光体において、前記作用面部の表面に、前記作用面部を経て前記導光板の内部から外部へ漏洩する光を遮断する遮光層を設けたことを特徴とする面状発光体。 【請求項2】 請求項1において、前記作用面部は、前記板面上において所定の傾斜角度を有する傾斜面部であることを特徴とする面状発光体。 【請求項3】 請求項1又は請求項2において、前記作用面部に形成された遮光層は、前記導光板の内部から該遮光層に照射される光に対しては主として光反射性を有するように構成されていることを特徴とする面状発光体。 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれか1項において、前記作用面部に形成された遮光層は、前記導光板の外部から該遮光層に照射される光に対しては主として光吸収性を有するように構成されていることを特徴とする面状発光体。 【請求項5】 請求項4において、前記作用面部に形成された前記遮光層が光反射層と光吸収層からなることを特徴とする面状発光体。 【請求項6】 請求項1から請求項5までのいずれか1項において、前記面状発光体は、前記導光板の板面上の所定方向に向けて、急傾斜の前記作用面部と前記作用面部の突出端に隣接した緩傾斜の前記透過面部とが交互に繰り返し形成されてなることを特徴とする面状発光体。 【請求項7】 請求項1から請求項5までのいずれか1項において、前記面状発光体は、前記導光板の板面上の所定方向に向けて、緩傾斜の前記作用面部と前記作用面部に隣接する急傾斜の前記透過面部とから形成される溝と平坦な前記透過面部とが交互に繰り返し形成されてなることを特徴とする面状発光体。 【請求項8】 請求項1から請求項7までのいずれか1項において、前記光源及び前記導光板が反射型表示装置の表示面の前面側に配置されるフロントライトとして構成されていることを特徴とする面状発光体。 【請求項9】 請求項8に記載された面状発光体を表示面の前面側に備えたことを特徴とする反射型表示装置。 【請求項10】 請求項8に記載された面状発光体を表示部の前面側に備えたことを特徴とする電子機器。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は面状発光体、反射型表示装置及び電子機器に係り、特に、表示面の前面側に配置され、夜間などにおいて表示面を照らして視認可能にするためのフロントライトとして構成する場合に好適な面状発光体の構造に関する。 【0002】 【従来の技術】従来から携帯機器などには消費電力の小さい反射型の液晶表示パネルが用いられているが、夜間などの暗所では表示が見えないという問題点がある。一方、透過型の液晶表示パネルはバックライトを備えていることから暗所でも表示を見ることができるが、バックライトの消費電力が多いとともに、明るい昼間に建物の外部で使用する場合には却って表示が見にくくなるという問題点がある。 【0003】上記の問題点を解決するために、反射型の液晶表示パネルの前面に導光板を設置し、導光板の端部近傍に配置した冷陰極管などの光源からの光を導光板内に導入し、導光板の板面から液晶表示パネルに向けて光を照射することによって暗所でも表示を見ることができるようにした面状発光体であるフロントライトを備えた液晶表示装置が提案されている。フロントライトを備えた液晶表示装置において、昼間は導光板を通して液晶表示パネルを視認できるため、通常の反射型の液晶表示パネルとして用いることができ、暗所ではフロントライトを点灯することによって液晶表示パネルを照明し、表示を視認可能とすることができる。 【0004】図6及び図7には、従来の液晶パネル用のフロントライト120及び140の概略構造を示す。 【0005】図6に示すフロントライト120は、冷陰極管などの光源121と、光源121からの光を端面122dから導入して図示右側へと導くように板状に形成されたアクリル樹脂などの高屈折率素材からなる導光板122と、光源121を取り囲むように配置された反射板123とから構成される。導光板122の表面上には緩い傾斜角を有する緩斜面部122aと、緩斜面部122aよりも急な傾斜角を有する急斜面部122bとが図示右側に向けて周期的に形成されている。これらの緩斜面部122aと急斜面部122bとはそれぞれストライプ状に図の紙面方向に伸びるように構成されている。一方、導光板122の裏面122cは平坦に形成されている。 【0006】光源121から光が導光板122の内部へ導入されると、導光板122の内面において全反射し、図示右側へ伝わっていくが、急斜面部122bにおいて全反射すると裏面122cに向かい、そのまま照明光122Aとして裏面122cから図示下方へと放出される。このため、導光板122の板面において光を下方へ照射することができる。なお、導光板122の上方から導光板を視認すると、導光板122自体は透明素材で形成されているために導光板122を透過してその下方の表示を視認することが可能になる。 【0007】図7に示すフロントライト140は、フロントライト120と同様の構造であるが、導光板142の表面上には緩い傾斜角を有する緩斜面部142a及び緩斜面部142aよりも急な傾斜角を有する急斜面部142bから形成されるくさび状の溝142Dと、溝142Dに隣接する平坦部142eとが図示右側に向けて周期的に形成されている。これらの溝142D及び平坦部142eはそれぞれストライプ状に図の紙面方向に伸びるように構成されている。 【0008】光源141から光が導光板142の内部へ導入されると、導光板142の内面において全反射し、図示右側へ伝わっていくが、緩斜面部142aにおいて全反射すると裏面142cに向かい、そのまま照明光142Aとして裏面142cから図示下方へと放出される。このため、導光板142の板面において光を下方へ照射することができる。なお、フロントライト120と同様、導光板142の上方から導光板を視認すると、導光板142自体は透明素材で形成されているために導光板142を透過してその下方の表示を視認することが可能になる。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のフロントライト120においては、急斜面部122bにおける全反射を利用して光源121から発せられた光を下方へと照射しているが、急斜面部122bに入射する光の角度によっては全反射されずに図示のように導光板122の上方へと漏洩する漏洩光122Bが生ずる。急斜面部122bはストライプ状に形成されているので、この漏洩光122Bはフロントライト120を通して表示面を視認する場合に帯状に見えてしまい、フロントライト120の下方に配置された表示面の視認性を悪化させる。 【0010】上記の漏洩光122Bは、急斜面部122bの傾斜角度を小さくすれば急斜面部122bへの光の入射角が大きくなるために低減されるが、急斜面部122bの傾斜角度を小さくすると、光源121から発せられた光が下方へ向かう照明光122Aとして放出されにくくなるとともに照明光122Aも斜めに放出されるため、照明効率が低下する。したがって、照明効率の向上と漏洩光の低減とを両立させることが困難であるという問題点がある。以上の問題は上記フロントライト140でも同様に生じる。 【0011】また、上記の漏洩光による視認性の低下とは別に太陽光、蛍光灯等の強い外部光が特定の方向に存在する場合には像が二重に観察されるという問題点がある。図8にフロントライト140を使用した場合における二重像の問題を模式的に説明する。このとき液晶パネルは上基板160と下基板170に液晶層150が挟まれ下基板170の上面に反射層が形成された反射型の液晶パネルとする。内蔵された光源は導光板142の左端部側に存在し、光源より導光板内に導かれた光が導光板142により下方に向きを変え、導光板下面142cから放出され液晶パネルに導かれる。液晶パネルの内部に導かれた光は液晶パネル内の反射層に到達すると反射し、液晶パネル外へ出て導光板142の内部を透過して導光板外部へと放出され、観察者の目に至る。 【0012】特定方向に著しく強い外部光がない通常の状態では図8(a)に示すように、導光板142を通過した種々の方向からの光は表示部Xにおいて反射し、液晶層150、上基板160及び導光板142の内部を透過し、出射角θOUTで導光板外部へと放出され、観察者の目に至る。このとき、表示は表示部Xと同位置に観察される。しかしながら、図8(b)に示すように外部より入射角θINで入射した強い光が導光板142、上基板160及び液晶層150の内部を透過し、表示部Xにおいて反射し、液晶層150、上基板160及び導光板142の内部を透過し、導光板外部へ放出される際に、導光板表面上の緩斜面部142aを透過して、出射角θOUTで導光板外部に放出される場合においてはあたかも表示部Xから若干離れた隣接部Yに像があるかのように観察される。この結果、表示は本来の表示部Xとそれより離れた隣接部Yの両方において存在するように、像が二重に観察されることになる。当然、入射角θINで入射する光が強いほどこの隣接部Yに見える像ははっきりと見え、光が弱ければ像は見えない。二重像が生じる際の外部光の入射角θINの角度は緩斜面部142aの傾斜角θAに依存し、例えば緩斜面部142aの傾斜角θAが43度を示す場合には入射角θINが25度以上の時に二重像の現象は生じる。以上の問題は上記フロントライト120でも同様に生じる。 【0013】そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、導光板の表面上に形成された傾斜面部から放出される漏洩光を低減することによって面状発光体としての性能を向上させることにある。さらに、本発明の課題は、導光板の表面上に形成された傾斜面部から放出される光を低減することによって二重像を防止することにより面状発光体としての性能を向上させることにある。 【0014】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、光源と、該光源の発する光を端面から導入し、該光を導光方向に沿って徐々に一方の板面から放出するように形成された導光板とを備え、前記導光板の板面上に、主として前記光源の発する光の方向を前記導光板の内部にて変えて前記一方の板面から放出し照明光を形成するための複数の作用面部と、主として前記光源の発する光を前記導光板内に閉じこめるとともに前記導光板を透視可能に構成する複数の透過面部とを配列してなる面状発光体において、前記作用面部の表面に、前記作用面部を経て前記導光板の内部から外部へ放出される光を遮断する遮光層を設けたことを特徴とする。この手段によれば、作用面部の表面に遮光層を形成したことにより、導光板の内部から作用面部を経て外部へ放出される光を遮光することができるので、特に、面状発光体をフロントライトとして用いるときには、導光板を透して表示等を見る場合に漏洩光に起因する視認性の低下を低減するとともに強い外部光による二重像を防止することにより、視認性及び表示の明るさを向上させることができる。 【0015】ここで、導光板の内部から作用面部を経て外部に放出される光に対する遮光層の透過率が50%以下であることが好ましい。 【0016】請求項1において、前記作用面部は、前記板面上において所定の傾斜角度を有する傾斜面部である。作用面部を板面上に形成された傾斜面部とし、その傾斜角度により光の全反射を利用して光の向きを変更し、外部へと放出することで照明光を得ることができる。 【0017】請求項1又は請求項2において、前記作用面部に形成された遮光層は、前記導光板の内部から遮光層に照射される光に対しては主として光反射性を有するように構成されていることが好ましい。この手段によれば、導光板の内部から遮光層へ照射される光は主に反射されるので、照明光の量を増大させることができるから照明効率を向上させることができる。 【0018】また、請求項1から請求項3までのいずれか1項において、前記作用面部に形成された前記遮光層は、前記導光板の外部から遮光層に照射される光に対しては主として光吸収性を有するように構成されていることが好ましい。この手段によれば、導光板の外部から遮光層へ照射される光は主に吸収されるので、遮光層の表面反射による視認性の低下を抑制することができる。このときの外部の光に対する反射率が50%以下であればさらに好ましい。 【0019】請求項4において、前記作用面部に形成された前記遮光層が光反射層と光吸収層からなることが好ましい。この場合における遮光層の構成としては、遮光層のうち導光板側には光反射層を形成し、遮光層の表面側には光吸収層を形成したものであることが好ましい。 【0020】請求項1から請求項5までのいずれか1項において、前記面状発光体は、前記導光板の板面上の所定方向に向けて、傾斜角を有する前記作用面部と前記作用面部に隣接する前記作用面部とは異なる傾斜角を有する前記透過面部が周期的に繰り返し形成されてなるものであることが望ましい。このような繰り返し構造によって板面上の凹凸や遮光層による視認性の悪化を目立たなくさせることができる。 【0021】請求項1から請求項7までのいずれか1項において、前記光源及び前記導光板が反射型表示装置の表示面の前面側に配置されるフロントライトとして構成されていることが好ましい。ここで、通常は導光板において照明光を放出する一方の板面とは反対の他方の板面に作用面部を傾斜面として設ける。本発明はこのような場合に特に漏洩光を低減するとともに二重像を防止するものとして有効である。 【0022】また、この面状発光体を表示面の前面側に備えることにより暗所でも視認可能な反射型表示装置を構成することができる。さらに、この面状発光体を表示面の前面側に備えることにより暗所でも視認可能な表示面を有する各種の電子機器を構成することができる。 【0023】 【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。 【0024】図1及び図2は本発明に係る面状発光体の各実施形態であるフロントライト10及び20の構造を模式的に示す概略断面図である。 【0025】第1実施形態図1において、フロントライト10は、冷陰極管等からなる光源11と、端面12dから光を導入するように構成され、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などからなる透明な導光板12と、光源11の周囲を取り囲む反射板13とから構成されている。導光板12の表面上には、平面ストライプ状の緩斜面部12a及び急斜面部12bがそれぞれの突出端にて相互に接続されたくさび状の突起を構成するように設けられ、これが図示左右方向に繰り返し形成されている。また、導光板12の裏面12cは平坦面となっている。 【0026】急斜面部12bの表面上には、可視領域の光をほとんど透過しない遮光層14が形成されている。この遮光層14は、光透過率を低下させるために顔料や染料を含む印刷法やフォトリソグラフィ法などにより形成された塗膜でもよく、また蒸着法、スパッタリング法、反応性(化学)成長法などの各種気相法により形成された不透過膜であってもよい。 【0027】本実施形態において遮光層14の構成は、図4に示すように、導光板12の内部からの光を反射する反射内面と、導光板12の外部からの光は吸収する吸収外面を有するものである。この実施形態における遮光層14の具体的構成は、急斜面部12aの表面上に蒸着やスパッタリングなどによってアルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロムなどの可視光に対する反射性物質により形成された光反射層14aを形成し、この光反射層14aの表面上にさらに顔料や染料等を多く含むものなどの非透光性物質により形成された、好ましくは黒色の光吸収層14bを形成してなるものである。この場合、光反射層14aと光吸収層14bのそれぞれはある程度光を透過させるものであっても、遮光層14全体として十分に光を遮断することができるようになっていればよい。この内部から急斜面部12bを経て外部へ漏洩する光に対する遮光層14全体の透過率が50%以下のときに、漏洩光が遮断されることによる視認性の向上及び二重像の防止の効果が見られる。また、導光板の外部から遮光層へ照射される光が、遮光層表面で反射することによる視認性の低下を防ぐために、このときの外部の光に対する遮光層14を形成している光吸収層14bの反射率が50%以下であればさらに好ましい。 【0028】本実施形態においては、急斜面部12bを遮光層14が覆っているため、漏洩光12B及び二重像の要因となる光は発生せず、外部からは視認されない。遮光層14の内面が上述のように反射内面を備えている場合には、漏洩光12B及び二重像の要因となる光は反射されて照明光12Aの一部として下方へ照射される。したがって、特に照明効率を向上させることができる。その一方で、遮光層14の存在により視界が遮られることから、上方から導光板12を通して下方を見る場合の視認性は悪化するが、遮光層14の幅(図示左右方向の幅)を小さくすることによって目立たなくすることができる。 【0029】図3には、本実施形態における導光板12の形状を規定するための各種形状値、すなわち、急斜面部12bの傾斜角度θ1、緩斜面部12aの傾斜角度θ2、突起の高さd、突起の幅P、幅Pのうちの急斜面部12bの幅p1、緩斜面部12aの幅p2を示す。 【0030】本実施形態において導光板12の光屈折率をnとすると、光源11から発せられる光が導光板内を導光するとき、導光板12の表面に対する入射角がsinφ=1/nにおけるφ以上であれば光は全反射して導光板12の内部へ戻り、φ未満であればsinδ=n・sinφにおける角度δで導光板12から出射される。ここで、透明アクリル樹脂はn=1.49、透明ポリカーボネート樹脂はn=1.59である。 【0031】したがって、図6に示す従来の導光板122であれば漏洩光の量は急斜面部122bの角度によって変動し、急斜面部の傾斜角度θ1を大きくすると漏洩光の量が大きくなったのに対し、本実施形態では遮光層14の存在により漏洩光自体が発生しないため、傾斜角度θ1を大きくしても支障が生じない。また、遮光層14に反射内面を設ける場合には、傾斜角度θ1を大きくしても反射光量が減少しないので照明効率を向上させることができるとともに、個々の突起における幅p1を小さくすることが可能になり、導光板12の透視性を高めることができる。 【0032】ここで、本実施形態のフロントライト10を高精細な表示面の前面に配置する場合には、上記の突起の幅Pは100〜500μm、好ましくは200〜400μmである。幅Pが大き過ぎると遮光層14が目立って視認性が悪化し、幅Pが小さすぎると液晶パネルなどのドット構造の寸法の関係で干渉作用によってやはり視認性が悪化する。傾斜角度θ1は大きすぎても小さすぎても照明光量が低下し、傾斜角度θ2が大きすぎると導光板の透視特性が悪化し、小さすぎると幅Pが大きくなってしまう。突起の高さは大きすぎると屈折により導光板の透視特性が悪化し、小さすぎると幅Pや傾斜角度θを十分に確保することが困難になる。従って傾斜角度θ1は25〜50度、好ましくは30〜45度、傾斜角度θ2は5度以下、突起の高さdは40μm以下であり、突起の高さと幅との関係はd<P/10であることが望ましい。 【0033】第2実施形態図2において、フロントライト20は、冷陰極管等からなる光源21と、端面22dから光を導入するように構成され、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などからなる透明な導光板22と、光源21の周囲を取り囲む反射板23とから構成されている。導光板22の表面上には、平面ストライプ状の緩斜面部22a及び急斜面部22bから形成されるくさび状の溝22Dと、溝22Dに隣接する平坦部22eが設けられ、これが図示左右方向に繰り返し形成されている。また、導光板22の裏面22cは平坦面となっている。緩斜面部22aの表面上には、フロントライト10における急斜面部12bと同様、可視領域の光をほとんど透過しない遮光層24が形成されている。この遮光層24は、光透過率を低下させるために顔料や染料を含む印刷法やフォトリソグラフィ法などにより形成された塗膜でもよく、また蒸着法、スパッタリング法、反応性(化学)成長法などの各種気相法により形成された不透過膜であってもよい。 【0034】上記の第1及び第2実施形態においては、傾斜面部を視認者側の表面に形成した導光板について構成したものであるが、本発明はこのような形状の導光板に限定されるものではなく、導光板の表裏いずれかの表面に、主として照明光を形成するための作用面部と、主として導光板を透視可能にする透過面部とが形成されているものであればよい。また、作用面部及び透過面部は共に平坦面でなく曲面であってもよい。さらに、作用面部は上記のようにストライプ状に配置されている必要はなく、導光板の板面内において種々の態様で分散配置されていてもよい。このようなさまざまな形状の作用面部であっても導光板内部から外部に放出される光を遮断する遮光層を形成することにより、導光板の表面上に形成された作用面部から放出される漏洩光及び二重像の要因となる光を低減することによって面状発光体としての照明効率と視認性を向上させることができる。 【0035】図5には、上記のフロントライト10を用いた液晶表示体若しくは電子機器の構成例を示す。この構成例においては、フロントライト10の背後に反射型の液晶表示装置30が配置されている。液晶表示装置30においては、基板31と対向基板32とをシール材を介して貼り合わせた液晶セル内に液晶層33が封入されている。基板31の内面上には反射層を兼ねた画素電極31aが形成され、対向基板32の内面上には透明な対向電極32aが形成されている。 【0036】この液晶表示装置30の有効表示領域にほぼ対応した前面位置にフロントライト10の導光板12が配置される。フロントライト10の光源11から放出された光は上述の如く急斜面部にて反射され、液晶表示装置30内に導入されて画素電極31aにて反射され、再び導光板12内に導入された後、導光板12を透過して外部へと放出される。 【0037】このとき、導光板12の急斜面部には上述のように遮光層14が形成されているため、液晶表示装置30へ照射される照明光の光量が増加し、急斜面部から直接に漏洩する漏洩光及び二重像の要因となる光が低減されることから視認性も向上する。 【0038】電子機器のその他の実施形態次に、前記の第1及び第2の実施形態のフロントライト10若しくは20のいずれかを備えた電子機器の具体例について説明する。 【0039】図9(a)は携帯電話の一例を示した斜視図である。図9(a)において、200は携帯電話本体を示し、201は前記のフロントライト10若しくは20のいずれかを用いた液晶表示部を示している。 【0040】図9(b)はワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図9(b)において、300は情報処理装置、301はキーボードなどの入力部、303は情報処理本体、302は前記のフロントライト10若しくは20のいずれかを用いた液晶表示部を示している。 【0041】図9(c)は腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図9(c)において、400は時計本体を示し、401は前記のフロントライト10若しくは20のいずれかを用いた液晶表示部を示している。 【0042】図9(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器は、前記のフロントライト10若しくは20のいずれかを用いた液晶表示部を備えたものであるので、表示面からの漏洩光及び二重像を防止するため、表示品質の優れたものとなる。 【0043】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作用面部の表面に遮光層を形成したことにより、導光板の内部から作用面部を経て外部へ漏洩する光及び二重像の要因となる光を遮光することができるので、特に、面状発光体をフロントライトとして用いるときには、導光板を透して表示等を見る場合に漏洩光に起因する視認性の低下及び二重像を低減し、視認性及び表示の明るさを向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000002369 【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
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| 【出願日】 |
平成11年9月17日(1999.9.17) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100093388 【弁理士】 【氏名又は名称】鈴木 喜三郎 (外2名)
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| 【公開番号】 |
特開2000−251515(P2000−251515A) |
| 【公開日】 |
平成12年9月14日(2000.9.14) |
| 【出願番号】 |
特願平11−264580 |
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