JP2001093317A

JP2001093317A - バックライト装置

Info

Publication number: JP2001093317A
Application number: JP26743199A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Ito; 秀敏伊藤; Yoichi Tsuchiya; 洋一土屋; Toshio Ito; 敏男伊藤; Masato Yamada; 真人山田; Yasuko Teragaki; 靖子寺垣
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】指向性の高い光源を用いた場合、導光板の出
射効率が悪い点を課題とするものである。【解決手段】入射面と相対する先端面を、出射面と相
対する裏面に近づく方向に傾斜させることにより、先端
面に達した光を裏面中央よりに反射させ、有効に出射さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型液晶表示装
置等における表示パネルを背面から照射するバックライ
ト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバックライト装置の一例を図４に
示す。

【０００３】図において、１１はアクリル樹脂等の透光
性に優れた導光板、２１は管状光源、３１は、管状光源
２１から直接導光板１１に入射する以外の光を効率よく
導光板１１に取り込むためのリフレクタである。導光板
１１内へある角度で、入射面１１１から入射した光は、
下側の裏面１１２と、上側の出射面１１３の間を、反射
しながら、先端面１１４の方へ、導光板１１内を進行す
る。先端面１１４は、入射面１１１に平行に相対してお
り、かつ、裏面１１２に対して垂直になっている。

【０００４】導光板１１において、裏面１１２には、導
光板１１内を進行する光に対して、出射面１１３側に反
射させるように、光散乱材４１が設けられている。この
光散乱材４１は、導光板１１の出射面に対してほぼ一様
に光を出射させるように、ある分布で配置されている。
光散乱材４１は、白色インクをスクリーン印刷したもの
である。５１１は導光板１１内を進行する間に、光散乱
材４１で反射し、出射面１１３から出射した光線を表し
ている。

【０００５】また、導光板１１の裏面１１２側及び、先
端面１１４側には、高反射率の白色合成樹脂フィルムよ
りなる反射シート６１が設けられている。導光板１１の
上、出射面１１３側には、拡散シート７１、さらに上に
は、液晶表示パネル８１が配置されている。

【０００６】この図の場合、管状光源２１から水平に入
射する光線５１２は、先端面１１４側で主に垂直に反射
して、管状光源２１側に戻ってくるため、液晶表示パネ
ル８１側に出射する成分は少ない。

【０００７】図４の改良案として、図５に示す構成の技
術が、実開平６−１６９４３号公報に提示されている。

【０００８】図５において、１２は導光板、２２は管状
光源、３２はリフレクタ、１２１は入射面、１２２は裏
面、１２３は出射面、１２４は先端面、４２は導光板１
２内を裏面１２２と出射面１２３の間を反射しながら進
行する光に対して、出射面１２３側から反射させるため
に、裏面１２２側に設けられた光散乱材である。導光板
１２の裏面１２２側及び先端面１２４側には、反射シー
ト６２が設けられている。導光板１２の上、出射面１２
３側には、拡散シート７２、さらに上には、液晶表示パ
ネル８２が配置されている。

【０００９】図５においては、先端面１２４は、入射面
１２１に相対しているが平行ではなく、ある角度を持っ
て傾斜している。また、先端面１２４は、裏面１２２と
垂直になっておらず、ある角度を持って傾斜している。
その傾斜角度は、導光板１２内を水平に右方向に向かう
光線５１３を、導光板１２の出射面１２３側、上側の表
示パネル８２の方向に反射させるような角度になってい
る。先端面１２４の導光板１２内向きの法線が出射面１
２３と交差する方向に傾斜、即ち先端面１２４内面が上
に開いた形になっている。この場合、先端面１２４と裏
面１２２にてなす角度は鈍角となる。

【００１０】図５の構成では、先端面１２４を図の向き
に傾斜させることにより、導光板１２の前方である、液
晶表示パネル８２側に光を反射させ、液晶表示パネル８
２の輝度を向上することを特徴としている。また、傾斜
した先端面１２４の光散乱材４２により、この部分が局
部的に明るくなるのを防いでいる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、液晶
表示装置全体の薄型・軽量化に伴い、バックライト装置
の薄型・軽量化への要求があるが、光源として従来用い
られてきた蛍光管は、問題を有している。一つは蛍光管
の交流高電圧駆動のため、インバータ回路が必要なこ
と、もう一つは、蛍光管の機械的強度のため細管化にあ
る程度の限界がある点である。蛍光管に代わる光源とし
て、白色ＬＥＤが有望である。白色ＬＥＤ素子は、小さ
いチップ化が可能で、かつ、インバータ回路を必要とせ
ず、比較的低い電圧で直流駆動できる特徴がある。

【００１２】しかし、白色ＬＥＤ素子は、通常、強い指
向性を持っている。図６に、白色ＬＥＤ素子の指向特性
を表す特性曲線図の例を示す。図では、0°方向、素子
表面から垂直方向において、原点０から曲線が最も遠
く、一番光の強度が強いことを表している。また、９０
°方向、素子表面と水平方向に近づくにつれて、原点０
と曲線が近くなり、光の強度が弱くなることを表してい
る。図７に、図５の管状光源２２の代わりに、白色ＬＥ
Ｄ２３１を用いた場合を示す。図において、光源と光線
以外は、図５と同じである。

【００１３】指向性の高い白色ＬＥＤ２３１を使用する
と、導光板１２内を水平に向かう成分、光線５２１のよ
うな光が多くなる。従って、光散乱材４２により散乱す
るとはいえ、先端面１２４近傍で、前方に向かう光が、
多くなる。つまり局部的に明るくなる。通常、導光板１
２の端面近傍は輝度が不均一になりやすいので、その部
分の影響を避けるように、導光板１２の大きさより、液
晶表示パネル８２の有効表示領域は一回り小さい。した
がって、先端面１２４近傍で多くの光が出射されると、
有効表示領域の範囲外に漏れる光、例えば光線５２２が
大きくなり、導光板１２の出射効率が落ちる。

【００１４】また、図４のような、先端面１１４が入射
面１１１に平行な構成においても、前記述べたように、
指向性の高い光源を用いると、先端面１１４側で主に垂
直に反射して、光源側に戻ってくるため、液晶表示パネ
ル８１側に出射する成分は少なく、出射効率が悪い。

【００１５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
ること、すなわち、指向性の高い光源を用いた場合、導
光板の出射効率が悪い点を解決しようとするものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、以下の特徴を有する。請求項１に記載の
発明は、空間的な強度分布のある光源からの光を入射す
る入射面と相対向する先端面が、出射面と相対向する裏
面となす角度を鋭角にしたことを特徴とする。

【００１７】請求項２および３に記載の発明は、上記の
先端面に、反射膜を形成する、または、反射膜を形成し
た部材を、先端面と略平行に配置することを特徴とす
る。請求項４に記載の発明は、先端面と裏面とのなす角
度を、４５度より大きく９０度より小さい角度にしたこ
とを特徴とする。

【００１８】さらに、請求項５に記載の発明は、先端面
が曲面であり、かつ曲面全体が裏面に近づく方向に傾斜
していることを特徴とする。

【００１９】請求項６および７に記載の発明は、上記の
曲面の先端面に、反射膜を形成する、または、反射膜を
形成した部材を、先端面と略平行に配置することを特徴
とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態におい
て、図に基づいて説明する。

【００２１】図１は、本発明の、第一の実施の形態にお
けるバックライト装置の構成を示した図である。

【００２２】図において、１３はアクリル樹脂等の透光
性に優れた導光板、２３２は指向性の高い白色ＬＥＤ、
３３は白色ＬＥＤ２３２から直接導光板１３に入射する
以外の光を効率よく導光板１３に取り込むためのリフレ
クタである。先端面１３４は、入射面１３１に相対向
し、かつ裏面１３２に対して図のように傾斜している。
裏面１３２には、導光板１３内を進行する光に対して、
出射面１３３側に反射させるように、光散乱材４３が設
けられている。この光散乱材４３は、導光板１３の出射
面に対してほぼ一様に光を出射させるように、ある分布
で配置されている。光散乱材４３は、白色インクをスク
リーン印刷されたものである。

【００２３】また、導光板１３の裏面１３２側には、反
射シート６３が設けられている。この反射シート６３
は、高反射率の白色合成樹脂フィルムである。出射面１
３３側には、拡散シート７３、さらに上には、液晶表示
パネル８３が配置されている。

【００２４】従来の構成と比べて、図１では、先端面１
３４の、裏面１３２に対する傾斜の方向が異なってい
る。その傾斜角度は、導光板１３内を水平に右方向に向
かう光線５３１を、導光板１３の裏面１３２側、表示パ
ネル８３と相対向する面側に反射させるような角度にな
っている。即ち先端面１３４の導光板１３内向きの法線
が裏面１３２と交差する方向、図で先端面１３４内面が
裏面１３２側に向いた方向に傾斜している。この場合、
先端面１３４と裏面１３２とによりなす角度は鋭角とな
る。

【００２５】この裏面１３２側に先端面１３４を傾斜さ
せることにより、導光板１３内を水平に右方向に向かう
光線５３１を、導光板１３内で裏面１３２中央寄りの領
域に反射させることができる。この領域で、出射面１３
３側に、さらに反射することで、光線５３２のような光
を増やし、液晶表示パネル８３の中央寄りの有効表示範
囲内の輝度を上昇させることができる。

【００２６】また、先端面１３４に全反射膜４４を設
け、先端面１３４近傍の光の散乱を防止している。

【００２７】斯くして、従来の課題であった、端部での
光の漏れを防ぎ、中央に光を集め、導光板の出射効率を
高めることができる。

【００２８】図２は、図１の詳細説明図である。厚さｔ
の導光板１３０において、先端面１３４１が、図のよう
に裏面１３２１に対して、垂直より角度θ傾斜してい
る。光線５３３１は、導光板１３０内において、高さｔ
／２の位置を水平に、裏面１３２１に対し平行に、先端
面１３４１側に向かっている。そして、先端面１３４１
に設けられた全反射膜４４０により全反射する。入射し
た光線５３３１と反射した光線５３３２は２θの角度を
なす。さらに、反射した点より、水平距離Lのところ
で、裏面１３２１の光散乱材４３１で反射し、出射面１
３３１側に向かう。ここで、ｔａｎ（２θ）＝（ｔ／２）／Ｌの関係が成り立つ。よって、傾斜角度θを調節すること
で、水平距離Lを設定でき、反射した光線５３３２を裏
面１３２１に導く位置を適当に決めることができる。

【００２９】図において、傾斜角度θを４５°にする
と、２θは９０°、Ｌが０になるので、導光板１３０中
央よりに光を反射させることにはならない。従って、傾
斜角度θは４５°より小さい角度にする必要がある。こ
の時、先端面１３４１と裏面１３２１のなす角度αは、
４５°より大きく９０°より小さい角度となる。

【００３０】上記説明では全反射膜を導光板の先端面に
直接設けたが、全反射膜を持つ部材を、先端面の外側
に、先端面と平行に配置することでも同様な効果をなす
ことができる。

【００３１】図３は、本発明の、第２の実施の形態にお
けるバックライト装置の構成を示した図である。図にお
いて、１４は導光板、２３３は白色ＬＥＤ、３４はリフ
レクタ、１４１は導光板１４の入射面、１４２は裏面、
１４３は出射面、１４４は先端面である。導光板１４の
上、出射面１４３側には、拡散シート７４、さらに上に
は、液晶表示パネル８４が配置されている。導光板１４
の裏面１４２側には、反射シート６４が設けられてい
る。裏面１４２側には、凹形状である、複数のＶ溝１４
２１が設けられている。Ｖ溝１４２１は、紙面に垂直な
方向な三角形の断面を持っており、適当な間隔で互いに
平行になっている。５４０は、導光板１４内を進行する
間に、このＶ溝１４２１に衝突し、方向を変え、出射面
１４３側から出射する光線を表している。

【００３２】図１と違い、先端面１４４は、裏面１４２
側に向かって凸になるような曲面になっており、かつ、
反射膜４４１が設けられている。これにより、先端面１
４４側に達した光を、裏面１４２側に分散させて反射
し、図の光線５４１、５４２、５４３のように、出射面
１４３側で広く分けて出射させることができる。これは
液晶表示パネル８４の広い領域の輝度を上昇させること
になる。

【００３３】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、上記実施形態の導光板におい
て、裏面の凹部形状は、Ｖ溝の代わりに、円錐状の穴で
あってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、指向性の強い光源を用いた場合に、導光板の出射効
率を上げ、バックライト装置の輝度を上昇させることが
できる。また従来と同等の輝度であれば、光源の消費電
力を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を示す図である。

【図２】上記実施形態の詳細を説明する図である。

【図３】第２の実施形例を示す図である。

【図４】従来技術を示す図である。

【図５】他の従来技術を示す図である。

【図６】白色ＬＥＤの指向特性の例を示す図である。

【図７】白色ＬＥＤを使用した従来例を示す図である。

【符号の説明】

１３導光板１３１導光板の入射面１３２導光板の裏面１３３導光板の出射面１３４導光板の先端面１３０導光板１３２１導光板の裏面１３３１導光板の出射面１３４１導光板の先端面１４導光板１４１導光板の入射面１４２導光板の裏面１４２１導光板の裏面のＶ溝１４３導光板の出射面１４４導光板の先端面２３２白色ＬＥＤ３３リフレクタ４３光散乱材４４全反射膜４４０全反射膜４４１全反射膜８３液晶表示パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤敏男大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者山田真人大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者寺垣靖子大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA23Z FB02 FC17 FD06 LA03 LA17 LA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出射する光の強度に空間的分布がある光
源と、この光源に近い一側面を入射面、この入射面と略
直交する一方の面を出射面、この出射面と相対向する面
を裏面、前記入射面と相対向する側面を先端面とする導
光板とを備えたバックライト装置において、前記先端面
と前記裏面とのなす角度が鋭角であることを特徴とする
バックライト装置。
【請求項２】前記先端面に、反射膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】前記導光板側に反射膜を形成した部材
を、前記先端面と略平行に配置したことを特徴とする請
求項１記載のバックライト装置。
【請求項４】前記先端面と前記裏面とのなす角度が、
４５度より大きく９０度より小さい角度であることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバックライ
ト装置。
【請求項５】出射する光の強度に空間的分布がある光
源と、この光源に近い一側面を入射面、前記入射面と略
直交する一方の面を出射面、前記出射面と相対向する面
を裏面、入射面と相対向する側面を先端面とする導光板
とを備えたバックライト装置において、前記先端面が曲
面であり、かつ前記裏面に近づく方向に傾斜しているこ
とを特徴とするバックライト装置。
【請求項６】前記先端面に、反射膜を形成したことを
特徴とする請求項５記載のバックライト装置。
【請求項７】前記導光板側に反射膜を形成した部材
を、前記先端面と略平行に配置したことを特徴とする請
求項５記載のバックライト装置。