JP2004200128A - 補助光源及びそれを用いたフロントライト - Google Patents
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Abstract
【課題】効率良く導光板に光を入射させることができる補助光源及びそれを用いたフロントライトを提供すること。
【解決手段】略中央部のプリズム１４ａの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ１）が４０°の二等辺三角形である。このプリズム１４ａの深さは（Ｄ１μｍ）である。ライトスティックの端部から１／４の位置のプリズム１４ｂの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ２）が３４．８°の三角形である。このプリズム１４ｂの深さは（Ｄ２μｍ）である。ライトスティックの端部のプリズム１４ｃの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ３）が２４．０５°の三角形である。また、このプリズム１４ｃの深さは（Ｄ３μｍ）である。
【選択図】 図１
【解決手段】略中央部のプリズム１４ａの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ１）が４０°の二等辺三角形である。このプリズム１４ａの深さは（Ｄ１μｍ）である。ライトスティックの端部から１／４の位置のプリズム１４ｂの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ２）が３４．８°の三角形である。このプリズム１４ｂの深さは（Ｄ２μｍ）である。ライトスティックの端部のプリズム１４ｃの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ３）が２４．０５°の三角形である。また、このプリズム１４ｃの深さは（Ｄ３μｍ）である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補助光源及びそれを用いたフロントライトに関し、特に点光源からの光を線光源に変換する機能を有する補助光源及びそれを用いたフロントライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型及び半透過型液晶表示装置は、一対の対向基板と、この対向基板間に挟持された液晶層とから構成された液晶セルを有しており、外光を利用して画像を表示させる、いわゆる反射モードの表示機能を有する。このタイプの装置は、外光が弱い場合にも同様の反射モードの表示を行うため、液晶セルの表示側から液晶セルに光を供給する面照明装置であるフロントライトを具備する。
【０００３】
このフロントライトは、液晶セルの表示側表面に対向して略平行に並設された導光板（ライトガイド）と、この端面側に配置され、この端面に光を入射するエッジライト（サイドライト）部とから主に構成される。エッジライト部からの光は、導光板を伝搬し、その導光板内において液晶セルに対向する導光板下面、すなわち当該液晶セルの表示側表面にその伝搬方向を変えられ、液晶セルに入射する。
【０００４】
エッジライトは、フロントライトにおける補助光源であり、導光板に光を導入するための細長い筒形状のライトスティックと、このライトスティックの両端部に配置されており、ライトスティックに光を入射する点光源とから主に構成されている。この点光源としては、通常ＬＥＤが用いられる。このような構成のエッジライトは、点光源であるＬＥＤからの光をライトスティックで線光源の光に変換し、変換後の光を導光板に導出する。
【０００５】
エッジライトにおけるライトスティックは、導光板の端面と反対側の面に複数のプリズムが形成されており、このプリズムによりエッジライトの光を導光板の端面にほぼ垂直に入射させるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３４５００６公報（段落番号［０００４］、［０００５］）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のフロントライト用の補助光源であるエッジライトは、実際のところ、ライトスティックの発光面からほぼ垂直に光を導光板に入射させることができていないのが現状である。このため、従来のエッジライトでは、効率良く導光板に光を入射させることができない。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、効率良く導光板に光を入射させることができる補助光源及びそれを用いたフロントライトを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の補助光源は、複数のプリズムを有する反射プリズム面及びこれに対向する光出射面を有し、入射した光をその内部において伝搬させつつ前記反射プリズム面でその光を反射させて前記光出射面から前記光を出射する細長いライトスティックと、前記ライトスティックの両端部に配置され、前記ライトスティックに出射する光を生成する光生成手段と、を具備し、前記複数のプリズムは、前記光生成手段からの直接光及び前記光生成手段から前記光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ライトスティックの反射プリズム面に形成された複数のプリズムが、光生成手段からの直接光及び光生成手段から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有するので、光生成手段からの直接光だけでなく、光生成手段から光出射面で反射した反射光も導光板に光出射面に対してほぼ垂直に出射させることができ、その結果、ライトスティックから効率良く導光板に光を出射することが可能となる。
【００１１】
本発明の補助光源においては、前記断面形状は一つの先端角及び二つの傾斜角とを有する略三角形状であり、それぞれのプリズムにおいて先端角の角度が一定であり、傾斜角が異なることが好ましい。
【００１２】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの略中央部のプリズムが略二等辺三角形の断面形状を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの長さをＬとし、前記ライトスティックの幅をＷとしたときに、前記先端角（Ｔ°）は以下の式（１）により求められることが好ましい。
Ｔ＝１８０−２×(４５−１／２×tan−１(３Ｗ／Ｌ)) …式（１）
【００１４】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの幅をＷとし、前記ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとしたときに、前記傾斜角のうちのより小さい傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（２）により求められることが好ましい。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(Ｗ／２Ｘ) …式（２）
【００１５】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの幅をＷとし、前記ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとしたときに、前記傾斜角のうちのより端部に近い傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（３）により求められることが好ましい。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(３Ｗ／２Ｘ) …式（３）
【００１６】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの端部に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（２）により求め、前記ライトスティックの中央に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（３）により求めることが好ましい。
【００１７】
本発明の補助光源においては、前記光生成手段からの直接光の影響が比較的大きいプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（２）により求め、前記光生成手段から前記光出射面で反射した反射光の影響が比較的大きいプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（３）により求めることが好ましい。
【００１８】
本発明の補助光源においては、Ｘ＜２ｍｍの領域のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を一定にすることが好ましい。
【００１９】
本発明の補助光源においては、前記複数のプリズムの深さ（Ｄμｍ）は、ライトスティックの端部からのプリズムの番号をＮとしたときに、以下の式（４）〜式（６）により求められることが好ましい。
（Ｎ＝１〜１７）
Ｄ（Ｎ）＝２４．３ …式（４）
（Ｎ＝１８〜２８）
Ｄ（Ｎ）＝１．５×Ｎ−１．２ …式（５）
（Ｎ＝２９〜８５）（ライトスティックの中央）
Ｄ（Ｎ）＝０．６×Ｎ＋２４ …式（６）
【００２０】
本発明の補助光源において、前記反射プリズム面上に反射金属膜が形成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明のフロントライトは、上記補助光源と、前記補助光源から出射された光を面光源の光として出射する導光板と、を具備することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、補助光源が効率良く導光板に光を出射することができるので、効率良く液晶セルに光を出射することが可能となる。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、反射部材を有する液晶セルと、前記液晶セルに光を供給する上記フロントライトと、を具備することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、フロントライトが効率良く液晶セルに光を出射することができるので、液晶セルにおける光利用効率が向上し、消費電力を低く抑えることが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明者は、反射プリズム面及び光出射面を有する細長いライトスティックとその両端に配置された光生成手段とからなる補助光源において光を導光板に出射する際に、導光板に出射される光のうち、光生成手段から出射して反射プリズム面で直接反射される光と、光生成手段から出射して一度光出射面で反射した後に反射プリズム面で反射される光がある点に着目した。そして、本発明者は、プリズムの先端角及び傾斜角やプリズムの深さを考慮してプリズムの断面形状を決定することにより、２つの光を効率良く導光板に出射することができることを見出し本発明をするに至った。
【００２６】
すなわち、本発明の骨子は、複数のプリズムを有する反射プリズム面及びこれに対向する光出射面を有するライトスティックと、ライトスティックに出射する光を生成する光生成手段と、を具備し、複数のプリズムが、光生成手段からの直接光及び光生成手段から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有することにより、効率良く導光板に光を入射させることができる補助光源を実現することである。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る補助光源を備えたフロントライトの概略構成を示す図である。
【００２８】
図１に示すフロントライトは、細長い筒形状を有するライトスティック（ライトパイプ）１１と、ライトスティック１１の両端部に配置された光生成手段であるＬＥＤ１２とから構成される補助光源と、この補助光源からの光を液晶セルに導く導光板１３と、から主に構成されている。
【００２９】
ライトスティック１１は、導光板１３の反対側に反射プリズム面１１ａを有し、さらに反射プリズム面１１ａの反対側（導光板１３に近い側）に光出射面１１ｂを有する。この反射プリズム面１１ａには、所定の間隔をおいて複数のプリズム１４（１４ａ〜１４ｃ）が形成されている。また、反射プリズム面１１ａ上には、ＬＥＤ１２から又は光出射面１１ｂで反射した光を反射するための反射金属膜が形成されている。この反射金属膜としては、Ａｌ膜などの金属膜を用いることができる。
【００３０】
ライトスティック１１のプリズムの線がフロントライト上で観測できる場合、ライトスティック１１の材料に、Ａｌなどの反射率が高い金属粒子のような拡散粒子を混入させても良い。これにより、ライトスティック１１から出射される光をブロードにすることができ、プリズムの線を見えにくくすることが可能である。ライトスティック１１の材料に拡散粒子を混入させずに、ライトスティック１１の光出射面１１ｂ上に拡散シートなどを配置しても良い。
【００３１】
反射プリズム面１１ａに形成される複数のプリズム１４の断面形状は、ＬＥＤからの直接光及びＬＥＤから光出射面で反射した反射光の光路を考慮して決定される。すなわち、図１において、ＬＥＤ１２からの光が導光板１３に出射される場合、ＬＥＤ１２から直接反射プリズム面１１ａに向う光１５と、ＬＥＤ１２から出て一度光出射面１１ｂで反射した後に反射プリズム面１１ａに向う光１６との２つの光がある。導光板１３に効率良く光を導くためには、この２つの光路を考慮してプリズムの断面形状を決定する必要がある。
【００３２】
このように、ＬＥＤ１２から出て一度光出射面１１ｂで反射した後に反射プリズム面１１ａに向う光１６の光路を考慮すると、ライトスティック１１の長さや幅、さらにプリズムの深さがプリズム１４の断面形状に影響を及ぼすことになる。したがって、これらの要因を考慮して、反射プリズム面１１ａに形成されるプリズム１４の断面形状を個々に決める。
【００３３】
例えば、略中央部のプリズム１４ａの断面形状は、図１に示すように、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ１）が４０°の二等辺三角形である。このプリズム１４ａの深さは（Ｄ１μｍ）である。また、ライトスティックの端部から１／４の位置のプリズム１４ｂの断面形状は、図１に示すように、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ２）が３４．８°の三角形である。このプリズム１４ｂの深さは（Ｄ２μｍ）である。また、ライトスティックの端部のプリズム１４ｃの断面形状は、図１に示すように、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ３）が２４．０５°の三角形である。また、このプリズム１４ｃの深さは（Ｄ３μｍ）である。すなわち、プリズム１４の先端角をすべてのプリズムで一定とし、プリズム１４の傾斜角をＬＥＤ１２に近い方から中央に向かって大きくするように設定する。また、プリズムの深さをＬＥＤ１２に近い方から中央に向かって深くするように設定する。
【００３４】
プリズム１４の先端角、傾斜角、及び深さについては、以下の式に基づいて求めることができる。これらの式は、ＬＥＤ１２から出て一度光出射面１１ｂで反射した後に反射プリズム面１１ａに向う光１６の光路を考慮して得られたものである。これにより、個々のプリズム１４の断面形状が個々に求められる。
【００３５】
先端角（Ｔ°）は以下の式（１）により求められる。ここで、ライトスティックの長さをＬとし、ライトスティックの幅をＷとする。
Ｔ＝１８０−２×(４５−１／２×tan−１(３Ｗ／Ｌ)) …式（１）
【００３６】
傾斜角のうちのより小さい傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（２）により求められる。ここで、ライトスティックの幅をＷとし、ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとする。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(Ｗ／２Ｘ) …式（２）
【００３７】
また、傾斜角のうちのより小さい傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（３）により求められる。ここで、ライトスティックの幅をＷとし、ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとする。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(３Ｗ／２Ｘ) …式（３）
【００３８】
上記式（２）及び式（３）は、いずれもプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）であり、式（２）はＬＥＤからの直接光を考慮した際のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）の算出式であり、式（３）はＬＥＤから光出射面で反射した反射光を考慮した際のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）の算出式である。
【００３９】
ライトスティックにおいて、直接光の影響はライトスティックの端部に近い方が比較的大きく、反射光の影響はライトスティックの中央が比較的大きい。したがって、直接光又は反射光の影響の大きさにより、適宜式（２）又は式（３）を用いてプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を計算する。すなわち、ライトスティックの端部に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（２）により求め、ライトスティックの中央に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（３）により求める。
【００４０】
なお、Ｘ＜２ｍｍのライトスティックの端部により近い領域においては、プリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を一定にしても良い。プリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）があまり小さいと、ライトスティックへの加工が困難になるので、ライトスティックの端部により近い領域のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を一定にすることにより、ライトスティックへのプリズムの加工を容易にすることができる。
【００４１】
複数のプリズムの深さ（Ｄμｍ）は以下の式（４）〜式（６）により求められる。ここで、ライトスティックの端部からのプリズムの番号をＮとする。
（Ｎ＝１〜１７）
Ｄ（Ｎ）＝２４．３ …式（４）
（Ｎ＝１８〜２８）
Ｄ（Ｎ）＝１．５×Ｎ−１．２ …式（５）
（Ｎ＝２９〜８５）（ライトスティックの中央）
Ｄ（Ｎ）＝０．５×Ｎ＋２４ …式（６）
【００４２】
上記構成を有する補助光源においては、ＬＥＤ１２からの光がライトスティック１１内で伝搬しながら反射プリズム面１１ａで反射して光出射面１１ｂから導光板１３に出射される。この場合、反射プリズム面１１ａには、ＬＥＤからの直接光及びＬＥＤから光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有するプリズムが形成されているので、ＬＥＤからの直接光だけでなく、ＬＥＤから光出射面で反射した反射光も導光板に光出射面に対してほぼ垂直に出射させることができ、その結果、ライトスティックから効率良く導光板に光を出射することが可能となる。また、補助光源が効率良く導光板に光を出射することができるので、効率良く液晶セルに光を出射することが可能となる。
【００４３】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る補助光源のプリズムの位置を説明するための図であり、図３は、図２におけるＡ部の拡大図であり、図４は、図２におけるＢ部の拡大図である。
【００４４】
図２に示すライトスティック１１は、反射プリズム面に１６９個のプリズム１４を有する。このプリズム１４の番号は、ライトスティック１１の端部から中央に向かってＮ＝１，２，…，８４，８５のように付されている。また、ライトスティック１１の長さは５９．２ｍｍであり、ライトスティック１１の幅は３．５ｍｍである。また、プリズム間のピッチは０．３５ｍｍで一定である。
【００４５】
このようなライトスティック１１において、プリズム１４の断面形状は、上記式（１）〜式（６）により先端角、傾斜角、深さを求めることにより決定される。例えば、先端角は１００°で一定であり、傾斜角はプリズムＮｏ．１で２４．０５°、プリズムＮｏ．８５で４０°である。また、深さは、プリズムＮｏ．１で２４．３μｍであり、プリズムＮｏ．８５で７５μｍである。
【００４６】
図２に示すライトスティック１１を有する補助光源について、光が導光板に対して垂直に出射されているかどうかをシミュレーションにより解析した。具体的には、垂直方向に出射される光について強度（ｃｄ）をパラメータとして求めることにより評価した。なお、この場合、図５に示すように、垂直方向（０°）より右に傾いたときを（＋）とし、垂直方向（０°）より左に傾いたときを（−）とした。
【００４７】
また、比較例として、図７に示すように、深さ（ｈ１〜ｈ３）がそれぞれ異なるが、断面形状が互いに相似形（先端角が１２０°、傾斜角が３０°）の複数のプリズムを有するライトスティック２１と、その端部に配置されたＬＥＤ２２とからなる補助光源についても上記と同様にしてシミュレーションを行った。
【００４８】
シミュレーションの結果について、本発明の補助光源は、図６から明らかなように、ＬＥＤ１２からの光をほぼ垂直に出射することができている。また、全体として強度も高いことが分かる。したがって、本発明の補助光源は、光量が多く、しかも効率的に導光板に光を出射できる。一方、比較例の補助光源は、図８から明らかなように、右に１０°程度ずれた光があり、強度も比較的低い。このため、補助光源として効率良く導光板に光を出射できていない。
【００４９】
次に、このような補助光源を有するフロントライトを液晶表示装置に適用した場合について説明する。図９は、本発明の補助光源を有するフロントライトを備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【００５０】
ここでは、液晶表示装置が反射型液晶表示装置である場合について説明する。なお、図９においては、実際には、電極、カラーフィルタなどの電子素子や光学素子が存在するが、説明を簡単にするために、これらの記載を省略している。
【００５１】
図９に示す液晶表示装置は、液晶セル３３と、この液晶セル３３に光を供給する面照明装置であるフロントライト３０とから主に構成されている。フロントライト３０は、本発明に係る補助光源３１と、補助光源３１からの光を液晶セル３３に導く導光板３２とから主に構成されている。
【００５２】
導光板３２は、山状の部分と谷状の部分とが交互に繰り返される形状を有している。この形状は、本例では比較的大きな面積を有し導光板の延在方向に対して比較的なだらかな緩傾斜面と比較的小さな面積を有し同延在方向に対して比較的急峻な急傾斜面との交互の組み合わせにより形成される。そして、隣り合う山状の部分の間で構成される溝の長手方向（溝方向）が導光板３２の延在方向とほぼ直交するようになっている。
【００５３】
液晶セル３３は、互いに対向して配置された一対のガラス基板３３ａ，３３ｃと、その間に挟持された液晶層３３ｄとから主に構成されている。一方のガラス基板３３ａ上であって液晶層３３ｄと接触する領域には、光反射部材であるリフレクタ３３ｂが設けられている。このリフレクタ３３ｂとしては、金属薄膜などを用いることができ、これらの金属薄膜はガラス基板３３ｂ上にスパッタリングなどの物理的方法により形成することができる。
【００５４】
他方のガラス基板３３ｃ上であって液晶層３３ｄと接触しない面には、偏光板３３ｅが配置されている。この偏光板３３ｅは、ガラス基板３３ｃの表面上に貼着することにより配置することができる。なお、液晶セル３３については、反射型液晶表示装置において使用されるものと同様のものを用いることができる。
【００５５】
このように構成された液晶セル３３は、フロントライト３０から所定の間隔をおいて配置される。すなわち、液晶セル３３の偏光板３３ｅの面がフロントライト３０の光出射面と対向するようにして液晶セル３３及びフロントライト３０が配置される。
【００５６】
上記構成を有する液晶表示装置において、補助光源３１のＬＥＤから発せられた光は、ライトスティックの反射膜によりライトスティック内を反射すると共に導光板３２に出射される。
【００５７】
フロントライト３０からの光は、導光板３２の端面に入射される。導光板３２は、この入射した光を内部において伝搬させる。この伝搬の過程において、導光板３２の急斜面では、光が反射してその伝搬方向を大きく変え、導光板３２の底面（光出射面）から液晶セル３３に向かって出射する。
【００５８】
フロントライト３０から出射された光は、偏光板３３ｅ、ガラス基板３３ｃ、及び液晶層３３ｄを通ってリフレクタ３３ｂで反射して、液晶層３３ｄ、ガラス基板３３ｃ、及び偏光板３３ｅを通り、さらにフロントライト３０の導光板３２を通って外界に出射される。これにより、反射モードにおける表示がなされる。
【００５９】
このように、本発明の補助光源を有するフロントライトを備えた液晶表示装置においては、補助光源が効率良く導光板に光を出射することができるので、効率良く液晶セルに光が出射される。これにより、液晶セルにおける光利用効率が向上し、消費電力を低く抑えることが可能になる。
【００６０】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態においてプリズムの先端角や傾斜角に用いた数値、プリズムのピッチの数値、プリズムの深さの数値、プリズムの数については特に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。また、角度については、設定値に対して±数°程度を許容範囲とすることができる。
【００６１】
また、上記実施の形態における式は、ライトスティック長さが約６０ｍｍのもの（ＰＤＡ用）であり、他の用途のものについては、２つの光路を考慮した上で別途式を求める必要がある。しかしながら、本発明は、ライトスティック長さが６０ｍｍ以外のものであっても適用することができる。
【００６２】
上記実施の形態においては、本発明をフロントライトに適用した場合について説明しているが、本発明はバックライトにも適用することが可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ライトスティックの反射プリズム面に形成された複数のプリズムが、光生成手段からの直接光及び光生成手段から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有する。このため、光生成手段からの直接光だけでなく、光生成手段から光出射面で反射した反射光も導光板に光出射面に対してほぼ垂直に出射させることができ、その結果、ライトスティックから効率良く導光板に光を出射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る補助光源を備えたフロントライトの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る補助光源のプリズムの位置を説明するための図である。
【図３】図２におけるＡ部の拡大図である。
【図４】図２におけるＢ部の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る補助光源の効果を調べる際の左−右角度を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る補助光源の左−右角度の結果を示す図である。
【図７】比較例の補助光源のプリズムを説明するための図である。
【図８】比較例の補助光源の左−右角度の結果を示す図である。
【図９】本発明の補助光源を有するフロントライトを備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，２１ ライトスティック
１１ａ 反射プリズム面
１１ｂ 光出射面
１２，２２ ＬＥＤ
１３，３２ 導光板
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ プリズム
３０ フロントライト
３１ 補助光源
３３ 液晶セル
３３ａ，３３ｃ ガラス基板
３３ｂ リフレクタ
３３ｄ 液晶層
３３ｅ 偏光板
【発明の属する技術分野】
本発明は、補助光源及びそれを用いたフロントライトに関し、特に点光源からの光を線光源に変換する機能を有する補助光源及びそれを用いたフロントライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型及び半透過型液晶表示装置は、一対の対向基板と、この対向基板間に挟持された液晶層とから構成された液晶セルを有しており、外光を利用して画像を表示させる、いわゆる反射モードの表示機能を有する。このタイプの装置は、外光が弱い場合にも同様の反射モードの表示を行うため、液晶セルの表示側から液晶セルに光を供給する面照明装置であるフロントライトを具備する。
【０００３】
このフロントライトは、液晶セルの表示側表面に対向して略平行に並設された導光板（ライトガイド）と、この端面側に配置され、この端面に光を入射するエッジライト（サイドライト）部とから主に構成される。エッジライト部からの光は、導光板を伝搬し、その導光板内において液晶セルに対向する導光板下面、すなわち当該液晶セルの表示側表面にその伝搬方向を変えられ、液晶セルに入射する。
【０００４】
エッジライトは、フロントライトにおける補助光源であり、導光板に光を導入するための細長い筒形状のライトスティックと、このライトスティックの両端部に配置されており、ライトスティックに光を入射する点光源とから主に構成されている。この点光源としては、通常ＬＥＤが用いられる。このような構成のエッジライトは、点光源であるＬＥＤからの光をライトスティックで線光源の光に変換し、変換後の光を導光板に導出する。
【０００５】
エッジライトにおけるライトスティックは、導光板の端面と反対側の面に複数のプリズムが形成されており、このプリズムによりエッジライトの光を導光板の端面にほぼ垂直に入射させるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３４５００６公報（段落番号［０００４］、［０００５］）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のフロントライト用の補助光源であるエッジライトは、実際のところ、ライトスティックの発光面からほぼ垂直に光を導光板に入射させることができていないのが現状である。このため、従来のエッジライトでは、効率良く導光板に光を入射させることができない。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、効率良く導光板に光を入射させることができる補助光源及びそれを用いたフロントライトを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の補助光源は、複数のプリズムを有する反射プリズム面及びこれに対向する光出射面を有し、入射した光をその内部において伝搬させつつ前記反射プリズム面でその光を反射させて前記光出射面から前記光を出射する細長いライトスティックと、前記ライトスティックの両端部に配置され、前記ライトスティックに出射する光を生成する光生成手段と、を具備し、前記複数のプリズムは、前記光生成手段からの直接光及び前記光生成手段から前記光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ライトスティックの反射プリズム面に形成された複数のプリズムが、光生成手段からの直接光及び光生成手段から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有するので、光生成手段からの直接光だけでなく、光生成手段から光出射面で反射した反射光も導光板に光出射面に対してほぼ垂直に出射させることができ、その結果、ライトスティックから効率良く導光板に光を出射することが可能となる。
【００１１】
本発明の補助光源においては、前記断面形状は一つの先端角及び二つの傾斜角とを有する略三角形状であり、それぞれのプリズムにおいて先端角の角度が一定であり、傾斜角が異なることが好ましい。
【００１２】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの略中央部のプリズムが略二等辺三角形の断面形状を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの長さをＬとし、前記ライトスティックの幅をＷとしたときに、前記先端角（Ｔ°）は以下の式（１）により求められることが好ましい。
Ｔ＝１８０−２×(４５−１／２×tan−１(３Ｗ／Ｌ)) …式（１）
【００１４】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの幅をＷとし、前記ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとしたときに、前記傾斜角のうちのより小さい傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（２）により求められることが好ましい。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(Ｗ／２Ｘ) …式（２）
【００１５】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの幅をＷとし、前記ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとしたときに、前記傾斜角のうちのより端部に近い傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（３）により求められることが好ましい。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(３Ｗ／２Ｘ) …式（３）
【００１６】
本発明の補助光源においては、前記ライトスティックの端部に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（２）により求め、前記ライトスティックの中央に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（３）により求めることが好ましい。
【００１７】
本発明の補助光源においては、前記光生成手段からの直接光の影響が比較的大きいプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（２）により求め、前記光生成手段から前記光出射面で反射した反射光の影響が比較的大きいプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（３）により求めることが好ましい。
【００１８】
本発明の補助光源においては、Ｘ＜２ｍｍの領域のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を一定にすることが好ましい。
【００１９】
本発明の補助光源においては、前記複数のプリズムの深さ（Ｄμｍ）は、ライトスティックの端部からのプリズムの番号をＮとしたときに、以下の式（４）〜式（６）により求められることが好ましい。
（Ｎ＝１〜１７）
Ｄ（Ｎ）＝２４．３ …式（４）
（Ｎ＝１８〜２８）
Ｄ（Ｎ）＝１．５×Ｎ−１．２ …式（５）
（Ｎ＝２９〜８５）（ライトスティックの中央）
Ｄ（Ｎ）＝０．６×Ｎ＋２４ …式（６）
【００２０】
本発明の補助光源において、前記反射プリズム面上に反射金属膜が形成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明のフロントライトは、上記補助光源と、前記補助光源から出射された光を面光源の光として出射する導光板と、を具備することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、補助光源が効率良く導光板に光を出射することができるので、効率良く液晶セルに光を出射することが可能となる。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、反射部材を有する液晶セルと、前記液晶セルに光を供給する上記フロントライトと、を具備することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、フロントライトが効率良く液晶セルに光を出射することができるので、液晶セルにおける光利用効率が向上し、消費電力を低く抑えることが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明者は、反射プリズム面及び光出射面を有する細長いライトスティックとその両端に配置された光生成手段とからなる補助光源において光を導光板に出射する際に、導光板に出射される光のうち、光生成手段から出射して反射プリズム面で直接反射される光と、光生成手段から出射して一度光出射面で反射した後に反射プリズム面で反射される光がある点に着目した。そして、本発明者は、プリズムの先端角及び傾斜角やプリズムの深さを考慮してプリズムの断面形状を決定することにより、２つの光を効率良く導光板に出射することができることを見出し本発明をするに至った。
【００２６】
すなわち、本発明の骨子は、複数のプリズムを有する反射プリズム面及びこれに対向する光出射面を有するライトスティックと、ライトスティックに出射する光を生成する光生成手段と、を具備し、複数のプリズムが、光生成手段からの直接光及び光生成手段から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有することにより、効率良く導光板に光を入射させることができる補助光源を実現することである。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る補助光源を備えたフロントライトの概略構成を示す図である。
【００２８】
図１に示すフロントライトは、細長い筒形状を有するライトスティック（ライトパイプ）１１と、ライトスティック１１の両端部に配置された光生成手段であるＬＥＤ１２とから構成される補助光源と、この補助光源からの光を液晶セルに導く導光板１３と、から主に構成されている。
【００２９】
ライトスティック１１は、導光板１３の反対側に反射プリズム面１１ａを有し、さらに反射プリズム面１１ａの反対側（導光板１３に近い側）に光出射面１１ｂを有する。この反射プリズム面１１ａには、所定の間隔をおいて複数のプリズム１４（１４ａ〜１４ｃ）が形成されている。また、反射プリズム面１１ａ上には、ＬＥＤ１２から又は光出射面１１ｂで反射した光を反射するための反射金属膜が形成されている。この反射金属膜としては、Ａｌ膜などの金属膜を用いることができる。
【００３０】
ライトスティック１１のプリズムの線がフロントライト上で観測できる場合、ライトスティック１１の材料に、Ａｌなどの反射率が高い金属粒子のような拡散粒子を混入させても良い。これにより、ライトスティック１１から出射される光をブロードにすることができ、プリズムの線を見えにくくすることが可能である。ライトスティック１１の材料に拡散粒子を混入させずに、ライトスティック１１の光出射面１１ｂ上に拡散シートなどを配置しても良い。
【００３１】
反射プリズム面１１ａに形成される複数のプリズム１４の断面形状は、ＬＥＤからの直接光及びＬＥＤから光出射面で反射した反射光の光路を考慮して決定される。すなわち、図１において、ＬＥＤ１２からの光が導光板１３に出射される場合、ＬＥＤ１２から直接反射プリズム面１１ａに向う光１５と、ＬＥＤ１２から出て一度光出射面１１ｂで反射した後に反射プリズム面１１ａに向う光１６との２つの光がある。導光板１３に効率良く光を導くためには、この２つの光路を考慮してプリズムの断面形状を決定する必要がある。
【００３２】
このように、ＬＥＤ１２から出て一度光出射面１１ｂで反射した後に反射プリズム面１１ａに向う光１６の光路を考慮すると、ライトスティック１１の長さや幅、さらにプリズムの深さがプリズム１４の断面形状に影響を及ぼすことになる。したがって、これらの要因を考慮して、反射プリズム面１１ａに形成されるプリズム１４の断面形状を個々に決める。
【００３３】
例えば、略中央部のプリズム１４ａの断面形状は、図１に示すように、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ１）が４０°の二等辺三角形である。このプリズム１４ａの深さは（Ｄ１μｍ）である。また、ライトスティックの端部から１／４の位置のプリズム１４ｂの断面形状は、図１に示すように、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ２）が３４．８°の三角形である。このプリズム１４ｂの深さは（Ｄ２μｍ）である。また、ライトスティックの端部のプリズム１４ｃの断面形状は、図１に示すように、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ３）が２４．０５°の三角形である。また、このプリズム１４ｃの深さは（Ｄ３μｍ）である。すなわち、プリズム１４の先端角をすべてのプリズムで一定とし、プリズム１４の傾斜角をＬＥＤ１２に近い方から中央に向かって大きくするように設定する。また、プリズムの深さをＬＥＤ１２に近い方から中央に向かって深くするように設定する。
【００３４】
プリズム１４の先端角、傾斜角、及び深さについては、以下の式に基づいて求めることができる。これらの式は、ＬＥＤ１２から出て一度光出射面１１ｂで反射した後に反射プリズム面１１ａに向う光１６の光路を考慮して得られたものである。これにより、個々のプリズム１４の断面形状が個々に求められる。
【００３５】
先端角（Ｔ°）は以下の式（１）により求められる。ここで、ライトスティックの長さをＬとし、ライトスティックの幅をＷとする。
Ｔ＝１８０−２×(４５−１／２×tan−１(３Ｗ／Ｌ)) …式（１）
【００３６】
傾斜角のうちのより小さい傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（２）により求められる。ここで、ライトスティックの幅をＷとし、ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとする。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(Ｗ／２Ｘ) …式（２）
【００３７】
また、傾斜角のうちのより小さい傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（３）により求められる。ここで、ライトスティックの幅をＷとし、ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとする。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(３Ｗ／２Ｘ) …式（３）
【００３８】
上記式（２）及び式（３）は、いずれもプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）であり、式（２）はＬＥＤからの直接光を考慮した際のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）の算出式であり、式（３）はＬＥＤから光出射面で反射した反射光を考慮した際のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）の算出式である。
【００３９】
ライトスティックにおいて、直接光の影響はライトスティックの端部に近い方が比較的大きく、反射光の影響はライトスティックの中央が比較的大きい。したがって、直接光又は反射光の影響の大きさにより、適宜式（２）又は式（３）を用いてプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を計算する。すなわち、ライトスティックの端部に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（２）により求め、ライトスティックの中央に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（３）により求める。
【００４０】
なお、Ｘ＜２ｍｍのライトスティックの端部により近い領域においては、プリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を一定にしても良い。プリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）があまり小さいと、ライトスティックへの加工が困難になるので、ライトスティックの端部により近い領域のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を一定にすることにより、ライトスティックへのプリズムの加工を容易にすることができる。
【００４１】
複数のプリズムの深さ（Ｄμｍ）は以下の式（４）〜式（６）により求められる。ここで、ライトスティックの端部からのプリズムの番号をＮとする。
（Ｎ＝１〜１７）
Ｄ（Ｎ）＝２４．３ …式（４）
（Ｎ＝１８〜２８）
Ｄ（Ｎ）＝１．５×Ｎ−１．２ …式（５）
（Ｎ＝２９〜８５）（ライトスティックの中央）
Ｄ（Ｎ）＝０．５×Ｎ＋２４ …式（６）
【００４２】
上記構成を有する補助光源においては、ＬＥＤ１２からの光がライトスティック１１内で伝搬しながら反射プリズム面１１ａで反射して光出射面１１ｂから導光板１３に出射される。この場合、反射プリズム面１１ａには、ＬＥＤからの直接光及びＬＥＤから光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有するプリズムが形成されているので、ＬＥＤからの直接光だけでなく、ＬＥＤから光出射面で反射した反射光も導光板に光出射面に対してほぼ垂直に出射させることができ、その結果、ライトスティックから効率良く導光板に光を出射することが可能となる。また、補助光源が効率良く導光板に光を出射することができるので、効率良く液晶セルに光を出射することが可能となる。
【００４３】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る補助光源のプリズムの位置を説明するための図であり、図３は、図２におけるＡ部の拡大図であり、図４は、図２におけるＢ部の拡大図である。
【００４４】
図２に示すライトスティック１１は、反射プリズム面に１６９個のプリズム１４を有する。このプリズム１４の番号は、ライトスティック１１の端部から中央に向かってＮ＝１，２，…，８４，８５のように付されている。また、ライトスティック１１の長さは５９．２ｍｍであり、ライトスティック１１の幅は３．５ｍｍである。また、プリズム間のピッチは０．３５ｍｍで一定である。
【００４５】
このようなライトスティック１１において、プリズム１４の断面形状は、上記式（１）〜式（６）により先端角、傾斜角、深さを求めることにより決定される。例えば、先端角は１００°で一定であり、傾斜角はプリズムＮｏ．１で２４．０５°、プリズムＮｏ．８５で４０°である。また、深さは、プリズムＮｏ．１で２４．３μｍであり、プリズムＮｏ．８５で７５μｍである。
【００４６】
図２に示すライトスティック１１を有する補助光源について、光が導光板に対して垂直に出射されているかどうかをシミュレーションにより解析した。具体的には、垂直方向に出射される光について強度（ｃｄ）をパラメータとして求めることにより評価した。なお、この場合、図５に示すように、垂直方向（０°）より右に傾いたときを（＋）とし、垂直方向（０°）より左に傾いたときを（−）とした。
【００４７】
また、比較例として、図７に示すように、深さ（ｈ１〜ｈ３）がそれぞれ異なるが、断面形状が互いに相似形（先端角が１２０°、傾斜角が３０°）の複数のプリズムを有するライトスティック２１と、その端部に配置されたＬＥＤ２２とからなる補助光源についても上記と同様にしてシミュレーションを行った。
【００４８】
シミュレーションの結果について、本発明の補助光源は、図６から明らかなように、ＬＥＤ１２からの光をほぼ垂直に出射することができている。また、全体として強度も高いことが分かる。したがって、本発明の補助光源は、光量が多く、しかも効率的に導光板に光を出射できる。一方、比較例の補助光源は、図８から明らかなように、右に１０°程度ずれた光があり、強度も比較的低い。このため、補助光源として効率良く導光板に光を出射できていない。
【００４９】
次に、このような補助光源を有するフロントライトを液晶表示装置に適用した場合について説明する。図９は、本発明の補助光源を有するフロントライトを備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【００５０】
ここでは、液晶表示装置が反射型液晶表示装置である場合について説明する。なお、図９においては、実際には、電極、カラーフィルタなどの電子素子や光学素子が存在するが、説明を簡単にするために、これらの記載を省略している。
【００５１】
図９に示す液晶表示装置は、液晶セル３３と、この液晶セル３３に光を供給する面照明装置であるフロントライト３０とから主に構成されている。フロントライト３０は、本発明に係る補助光源３１と、補助光源３１からの光を液晶セル３３に導く導光板３２とから主に構成されている。
【００５２】
導光板３２は、山状の部分と谷状の部分とが交互に繰り返される形状を有している。この形状は、本例では比較的大きな面積を有し導光板の延在方向に対して比較的なだらかな緩傾斜面と比較的小さな面積を有し同延在方向に対して比較的急峻な急傾斜面との交互の組み合わせにより形成される。そして、隣り合う山状の部分の間で構成される溝の長手方向（溝方向）が導光板３２の延在方向とほぼ直交するようになっている。
【００５３】
液晶セル３３は、互いに対向して配置された一対のガラス基板３３ａ，３３ｃと、その間に挟持された液晶層３３ｄとから主に構成されている。一方のガラス基板３３ａ上であって液晶層３３ｄと接触する領域には、光反射部材であるリフレクタ３３ｂが設けられている。このリフレクタ３３ｂとしては、金属薄膜などを用いることができ、これらの金属薄膜はガラス基板３３ｂ上にスパッタリングなどの物理的方法により形成することができる。
【００５４】
他方のガラス基板３３ｃ上であって液晶層３３ｄと接触しない面には、偏光板３３ｅが配置されている。この偏光板３３ｅは、ガラス基板３３ｃの表面上に貼着することにより配置することができる。なお、液晶セル３３については、反射型液晶表示装置において使用されるものと同様のものを用いることができる。
【００５５】
このように構成された液晶セル３３は、フロントライト３０から所定の間隔をおいて配置される。すなわち、液晶セル３３の偏光板３３ｅの面がフロントライト３０の光出射面と対向するようにして液晶セル３３及びフロントライト３０が配置される。
【００５６】
上記構成を有する液晶表示装置において、補助光源３１のＬＥＤから発せられた光は、ライトスティックの反射膜によりライトスティック内を反射すると共に導光板３２に出射される。
【００５７】
フロントライト３０からの光は、導光板３２の端面に入射される。導光板３２は、この入射した光を内部において伝搬させる。この伝搬の過程において、導光板３２の急斜面では、光が反射してその伝搬方向を大きく変え、導光板３２の底面（光出射面）から液晶セル３３に向かって出射する。
【００５８】
フロントライト３０から出射された光は、偏光板３３ｅ、ガラス基板３３ｃ、及び液晶層３３ｄを通ってリフレクタ３３ｂで反射して、液晶層３３ｄ、ガラス基板３３ｃ、及び偏光板３３ｅを通り、さらにフロントライト３０の導光板３２を通って外界に出射される。これにより、反射モードにおける表示がなされる。
【００５９】
このように、本発明の補助光源を有するフロントライトを備えた液晶表示装置においては、補助光源が効率良く導光板に光を出射することができるので、効率良く液晶セルに光が出射される。これにより、液晶セルにおける光利用効率が向上し、消費電力を低く抑えることが可能になる。
【００６０】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態においてプリズムの先端角や傾斜角に用いた数値、プリズムのピッチの数値、プリズムの深さの数値、プリズムの数については特に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。また、角度については、設定値に対して±数°程度を許容範囲とすることができる。
【００６１】
また、上記実施の形態における式は、ライトスティック長さが約６０ｍｍのもの（ＰＤＡ用）であり、他の用途のものについては、２つの光路を考慮した上で別途式を求める必要がある。しかしながら、本発明は、ライトスティック長さが６０ｍｍ以外のものであっても適用することができる。
【００６２】
上記実施の形態においては、本発明をフロントライトに適用した場合について説明しているが、本発明はバックライトにも適用することが可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ライトスティックの反射プリズム面に形成された複数のプリズムが、光生成手段からの直接光及び光生成手段から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有する。このため、光生成手段からの直接光だけでなく、光生成手段から光出射面で反射した反射光も導光板に光出射面に対してほぼ垂直に出射させることができ、その結果、ライトスティックから効率良く導光板に光を出射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る補助光源を備えたフロントライトの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る補助光源のプリズムの位置を説明するための図である。
【図３】図２におけるＡ部の拡大図である。
【図４】図２におけるＢ部の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る補助光源の効果を調べる際の左−右角度を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る補助光源の左−右角度の結果を示す図である。
【図７】比較例の補助光源のプリズムを説明するための図である。
【図８】比較例の補助光源の左−右角度の結果を示す図である。
【図９】本発明の補助光源を有するフロントライトを備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，２１ ライトスティック
１１ａ 反射プリズム面
１１ｂ 光出射面
１２，２２ ＬＥＤ
１３，３２ 導光板
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ プリズム
３０ フロントライト
３１ 補助光源
３３ 液晶セル
３３ａ，３３ｃ ガラス基板
３３ｂ リフレクタ
３３ｄ 液晶層
３３ｅ 偏光板
Claims (13)
- 複数のプリズムを有する反射プリズム面及びこれに対向する光出射面を有し、入射した光をその内部において伝搬させつつ前記反射プリズム面でその光を反射させて前記光出射面から前記光を出射する細長いライトスティックと、前記ライトスティックの両端部に配置され、前記ライトスティックに出射する光を生成する光生成手段と、を具備し、前記複数のプリズムは、前記光生成手段からの直接光及び前記光生成手段から前記光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有することを特徴とする補助光源。
- 前記断面形状は一つの先端角及び二つの傾斜角とを有する略三角形状であり、それぞれのプリズムにおいて先端角の角度が一定であり、傾斜角が異なることを特徴とする請求項１記載の補助光源。
- 前記ライトスティックの略中央部のプリズムが略二等辺三角形の断面形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の補助光源。
- 前記ライトスティックの長さをＬとし、前記ライトスティックの幅をＷとしたときに、前記先端角（Ｔ°）は以下の式（１）により求められることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の補助光源。
Ｔ＝１８０−２×(４５−１／２×tan−１(３Ｗ／Ｌ)) …式（１） - 前記ライトスティックの幅をＷとし、前記ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとしたときに、前記傾斜角のうちのより小さい傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（２）により求められることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の補助光源。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(Ｗ／２Ｘ) …式（２） - 前記ライトスティックの幅をＷとし、前記ライトスティックの端部から特定のプリズムまでの距離をＸとしたときに、前記傾斜角のうちのより端部に近い傾斜角（ａ(Ｘ)°）は以下の式（３）により求められることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の補助光源。
ａ(Ｘ)＝４５−１／２×tan−１(３Ｗ／２Ｘ) …式（３） - 前記ライトスティックの端部に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（２）により求め、前記ライトスティックの中央に近いプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（３）により求めることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の補助光源。
- 前記光生成手段からの直接光の影響が比較的大きいプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（２）により求め、前記光生成手段から前記光出射面で反射した反射光の影響が比較的大きいプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を式（３）により求めることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の補助光源。
- Ｘ＜２ｍｍの領域のプリズムの傾斜角（ａ(Ｘ)°）を一定にすることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項記載の補助光源。
- 前記複数のプリズムの深さ（Ｄμｍ）は、ライトスティックの端部からのプリズムの番号をＮとしたときに、以下の式（４）〜式（６）により求められることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項記載の補助光源。
（Ｎ＝１〜１７）
Ｄ（Ｎ）＝２４．３ …式（４）
（Ｎ＝１８〜２８）
Ｄ（Ｎ）＝１．５×Ｎ−１．２ …式（５）
（Ｎ＝２９〜８５）（ライトスティックの中央）
Ｄ（Ｎ）＝０．６×Ｎ＋２４ …式（６） - 前記反射プリズム面上に反射金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の補助光源。
- 請求項１から請求項１１のいずれか一項記載の補助光源と、前記補助光源から出射された光を面光源の光として出射する導光板と、を具備することを特徴とするフロントライト。
- 反射部材を有する液晶セルと、前記液晶セルに光を供給する請求項１２記載のフロントライトと、を具備することを特徴とする液晶表示装置。
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