JP3284208B2 - バックライト - Google Patents

バックライト

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JP3284208B2
JP3284208B2 JP30691492A JP30691492A JP3284208B2 JP 3284208 B2 JP3284208 B2 JP 3284208B2 JP 30691492 A JP30691492 A JP 30691492A JP 30691492 A JP30691492 A JP 30691492A JP 3284208 B2 JP3284208 B2 JP 3284208B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、透過型又は、半透過型
パネルを背面より照射するパネル用バックライトに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近時、ラップトップ型又は、ブック型の
ワ−ドプロセッサ−やコンピュ−タ等の表示装置とし
て、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶
表示装置が用いられている。このようなバックライトに
は、図1に示すように透光性の導光板の一端部に、蛍光
管のような線状光源を併設するエッジライト方式がよく
用いられる。このエッジライト方式の場合、図2に示す
ように、導光板の一方の面にこの導光板材料よりも屈折
率が大きい光拡散物質を部分的に被覆し、その面のほぼ
全面を鏡面反射板又は光拡散反射板で覆うように配置さ
れたものが多い。
【0003】特に近時、バックライトがバッテリー駆動
されるようになり消費電力−輝度変換効率のより一層の
向上が望まれおり、線状光源を覆う光反射器に反射率の
高い反射板を配したり、導光板の光拡散物質を部分的に
被覆した面に反射率の高い反射板を配したりすることが
提案されている。
【0004】しかし、前記したいづれの方法において
も、消費電力−輝度変換効率は向上するものの、未だ充
分でなく、更により一層の向上が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、消費
電力−輝度変換効率が高く、かつ高輝度が得られるバッ
クライトを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の点
につき種々の検討を行った結果、エッジライト方式のバ
ックライトにおいて、導光板の出光面に少なくとも1枚
の出光面が入光面(導光板側)よりも粗面の透光性材料
からなるフィルムを配すると、バックライトの配光特性
が変化し、出光面に降ろした法線方向に対する光の指向
性がより強くなり、実質的に出光面に降ろした法線方向
に対しては前記した消費電力−輝度変換効率の高いバッ
クライトとなることを見出した。
【0007】即ち本発明は、透光性材料からなる導光板
の一方の広い面に、該導光板材料の光屈折率以下の屈折
率値を持つ光拡散物質を部分的に被覆し、又は同面に光
拡散機能を施し、その面を鏡面ないし光拡散反射板で覆
い、前記導光板の少なくとも一側面端部にこれに近接し
た線状光源を有するパネル用バックライトに於いて、導
光板の出光面側に、少なくとも1枚の、出光面が入光面
(導光板側)よりも粗面の透光性材料からなるフィルム
を配したパネル用バックライトに関するものである。
【0008】次に本発明を図面に基づいて更に詳述す
る。
【0009】図1は、本発明の一実施態様の斜視図であ
り、図2は、エッジライト方式のバックライトの一例を
示す図である。図中1は導光板であり、光を効率よく通
過させる物質であればよく、石英、ガラス、透光性の天
然又は合成樹脂、例えばアクリル系樹脂等である。2は
出光面が入光面(導光板側)よりも粗面の透光性材料か
らなるフィルムで、導光板面より出光した光の配光特性
を変化させ、出光面に降ろした法線方向に対する指向性
をより強くさせるものである。本発明では、このフィル
ムを一枚又は複数枚用いるが、本発明の実施例からも判
るように、複数枚例えば2枚用いた場合輝度は更に向上
する。
【0010】本発明は、導光板の出光面に、上記の出光
面が入光面(導光板側)よりも粗面の透光性材料からな
るフィルムを配置することが特徴である。
【0011】本発明における前記条件を更に詳述する
と、前記したフィルム(図中2)は出光面が入光面(導
光板側)よりも粗面の透光性材料からなるものでありそ
の材質はアクリル、ポリカ−ボネイト、ガラス等の透光
性材料であればよくその材質は特に限定されない。ま
た、出光面を粗面とする際の粗面形成方法は特に限定さ
れるものではなく、例えばエンボス加工、サンドブラス
ト加工、熱プレスによる金型成型加工、化学処理等の方
法で粗面としたものであり、入光面(導光板側)は特に
意識して粗面にする必要はないが、結果として前記出光
面が入光面(導光板側)よりも粗面となる状態であれば
良い。
【0012】本発明に於いて、前記粗面となる状態は、
例えば、JIS B0601に規定された方法で測定し
た結果、例えば同規定で言う、10点平均粗さ、中心線
平均粗さ等から判断することができる。
【0013】本発明に於いて用いる透光性材料からなる
フィルムの出光面側の粗面の状態は特に限定されず又そ
の形状は特に規則正しくする必要はない。しかし、その
おおよその目安は、例えば、倍率100倍の顕微鏡で前
記フィルムの出光面側の粗面状態を観察したとき、その
面が凹凸状態で構成されており、出光面に降した法線方
向の隣り合った凹と凸との段差、又は出光面と水平方向
の隣り合った凹と凹又は凸と凸の距離が10μm〜10
00μmの範囲であることが好ましい状態である。本発
明で用いる前記フィルムの出光面側の粗面の状態を別の
表現で更に説明すると、同フィルムの任意の断面に於い
て、出光面側が、凸状の形態、例えばプリズム状又は凸
レンズ状の類似した三角錘状の形状で構成されており、
その形状の頂角が40〜170度、好ましくは80〜1
50度である。
【0014】液晶ディスプレイは、その表示面に降した
法線方向から視認する角度が大きくなる程コントラスト
が低くなるため、実用上、前記法線方向近傍での輝度が
重視される。本発明で、前記したように、出光面側が入
光面側より粗面であるフィルムを導光板の出光面に配す
ると、導光板より出光する光の輝度が増幅され、又、光
の指向性がより強化される。即ち、実質的に出光面に降
ろした法線方向でその面より出光した光の輝度を測定し
た場合、前記フィルムを配さない場合、又は出光面側が
入光面側より粗面でないフィルムを配した場合に比較し
て、輝度が増幅されること、前記出光面に降ろした法線
に対してある角度、例えば60度、の方向から同様に測
定した輝度が、実質的に法線方向で測定した時の輝度よ
りその減少割合が大となる(例えば、法線方向で測定し
た時の輝度のほぼ50〜60%まで減少する)こと等か
ら、前記した光の指向性がより強化されていることが判
る。尚、ここで用いる輝度計は通常一般に用いられる市
販の輝度計である。
【0015】又、後述する導光板面上に印刷されたドッ
ト状の光拡散物質(図中6)のドット状のパタ−ンが人
間の眼では識別できなくなるように、必要に応じて、前
記フィルムと前記導光板との間に光拡散板を配置しても
良い。
【0016】導光板に施す光拡散物質は、導光板の材質
に比較して等しいか小さい屈折率を持ち、かつ拡散反射
率が大きい顔料、例えばシリカ、硫酸バリウムを含んだ
塗料、印刷インキ等である。これらをスクリ−ン印刷等
の方法で導光板面上にドット状に印刷する。更に導光板
の表面に直接小孔をあけるなどして光拡散機能を施した
ものが用いられる。鏡面ないし光拡散反射板(図中3)
は光拡散物質を被覆した導光板の面のほぼ全面を覆うよ
うに配置する。4は線状光源で、好ましい態様として
は、導光板の端部に光が入光するための間隙(スリッ
ト)を有する光反射器5で、線状光源の光源面とある幅
の間隙をもたせた状態で覆われており、導光板の少なく
とも一端面部に近接してその中心軸が導光板の端面とほ
ぼ平行となるように設置される。
【0017】前記線状光源は、蛍光管、タングステン白
熱管、オプティカルロッド、LEDを配列した物等があ
るが、蛍光管が好ましく、省電力の面から、電極部を除
く均一発光部の長さが、近接する導光板の端部の長さと
等しいことが好ましい。
【0018】本発明の主要部は、このような構成からな
り、パネル、特に液晶パネルのバックライトとして使用
される。本発明では、更に以下に示すような構成とする
ことが好ましい。
【0019】1)本発明の導光板に施す光拡散物質は、
ドット状即ち点状形成するものであるが、このドットの
形状は特に制限されるものでなく、円形、角形、交差線
で形成されたいづれでもよい。これらは導光板上に仮想
される一定の間隔を持った直交線の交点(グリッド)上
に施されるが、直交線の間隔は0.5〜3mm更に好ま
しくは0.8〜2mmの間で導光板の厚さに応じて適宜
選択される。
【0020】更に、前記光拡散物質の被覆状態は、導光
板面上で線状光源部近傍で被覆率が1%〜50%、光源
から最遠部で20%〜100%であることが好ましく、
光源からの距離が大となるにつれて、光源から線状光源
を近接させた一側面端部の被覆点から始めて被覆率が順
次大となるように被覆することが好ましい。又、導光板
の、線状光源の反対側端部近傍ではこの被覆率はそれま
での被覆率と同等か又は減少させて被覆してもよい。こ
こで言う被覆率とは、導光板面の単位面積当たりに施し
た光散乱物質の被覆面積の割合を言う。
【0021】2)本発明では、更に好ましくは、前記し
た光拡散物質の被覆率(Y)の増加は、線状光源から各
グリッド上の光拡散物質までの距離(X)に対して1.
7〜3.5次の範囲に入るように増加する、即ち、Yを
縦軸に、Xを横軸にした場合、Y=aX1.7で示される
線とY=aX3.5(ここでaは導光板面の端部の被覆率
から求められる値で、0<a≦2である)で示される線
との間に入る値で増加すること、又は、Y=ax(aは
前記したと同じようにして求められる値で、1<a≦2
である)の関係で増加することである。
【0022】3)更に、本発明では、発光面上で、線状
光源の軸と平行となる状態のグリッド上に被覆される光
拡散物質の被覆率が、その平行線上の中央(即ち、線状
光源の長手方向の中央から線状光源に垂直に立てた導光
板面上の線から両端に向かう方向の光拡散物質までの距
離に対して、順次大となるように被覆することが好まし
い。本発明は、出光面の上面に液晶パネルなどの光表示
パネルを設置して使用される。
【0023】
【発明の効果】本発明は比較的小型で、充分な輝度を得
られ、出光面に降ろした法線方向に対しては消費電力−
輝度変換効率が大なバックライトとして使用できる。
【0024】
【実施例】次に比較例及び実施例で本発明を更に詳述す
る。図1に示すような厚さ2.0mmの長方形導光板
(225mm×127mm)の短手の端部に、直径4.
8mmの太さの冷陰極蛍光管(ハリソン電機株式会社製
ノ−マル管)を配置し、導光板に接する部分に2mmの
スリットを持つ筒型アルミ反射器の内面に光拡散フィル
ムをラミネ−トしたもので覆い、スリットから出光した
光が導光板の端部から導光板に入光するように配置し
た。一方、導光板面上に被覆する光拡散物質(シリカを
含む塗料)は、円形のドットパタ−ンをスクリ−ン印刷
したものであり下記の条件で作成して用いた。光拡散物
質の被覆率が、最小の地点で7%、最大の地点で80
%、その中間ではこれらの比率を順次増加した値となる
ように作図した。
【0025】さらに、導光板の出光面側にエンボス加工
によって出光面を入光面(導光板側)よりも粗面とした
厚さ約200μmのポリカ−ボネイトからなるフィルム
を1枚配置した。前記フィルムを倍率100倍の顕微鏡
で観察したときの出光面の凹凸について、出光面に降ろ
した法線方向の隣り合った凹と凸との段差は10μm〜
100μm、出光面と水平方向の隣り合った凹と凹、又
は凸と凸の距離は10μm〜800μmだった。
【0026】又、前記フィルムの表面(粗面)の粗さを
JIS B0601に準拠して測定した。即ち、記録縦
倍率500倍、記録横倍率50倍、駆動速度0.3mm
/秒、触針先端5μmRダイヤモンドの条件で測定し
た。結果は、粗面の最大高さ(Rmax)は85μm、
10点平均粗さ(Rz)は60μm、中心線平均粗さ
(Ra)は13μmであった。同様に、記録縦倍率20
00倍、記録横倍率50倍、駆動速度0.3mm/秒、
触針先端5μmRダイヤモンドの条件で、前記フィルム
の粗面でない面の粗さを測定した結果、Rmaxは12
μm、Rzは7μm、Raは1μmであった。
【0027】冷陰極管に、インバ−タより30KHzの
交番電圧をかけて一定電流で駆動させたときの面輝度
を、輝度計(トプコンBM−7)により視野角2度、出
光面に降ろした法線方向に対して、出光面から輝度計ま
での距離40cmで測定したところ211cd/m2
あった(実施例1)。
【0028】又、前記エンボス加工によって粗面とした
フィルムと導光板の間に、エンボス加工をしていない通
常の光拡散フィルム(辻本電機製作所D−204)を配
置した以外は実施例1と同一の装置、条件、で操作し、
測定した輝度は210cd/m2であった(実施例
2)。
【0029】実施例2の光拡散フィルムの表面の粗さ
を、同様に、記録縦倍率2000倍、記録横倍率50
倍、駆動速度0.3mm/秒、触針先端5μmRダイヤ
モンドの条件で測定した結果、Rmaxは13μm、R
zは9μm、Raは1μmであった。更に、導光板の出
光面側に、出光面を入光面(導光板側)よりも粗面にし
た、実施例1で用いたと同様のフィルムを2枚重ねて配
置した以外は実施例1と同一の装置、条件で操作し測定
した輝度は227cd/m2であった(実施例3)。
導光板の出光面側に、エンボス加工によって粗面とした
フィルムの代わりに、前記光拡散フィルム(辻本電機製
作所D−204)を1枚配置した以外は実施例1と同一
の装置、条件、で操作し、測定した輝度は182cd/
2であった(比較例1)。又、実施例1で用いたエン
ボス加工によって粗面としたフィルムを、その粗面側を
導光板の出光面側に相対して配置した以外は前記実施例
1と同一の装置、条件、で操作し、測定した輝度は17
6cd/m2であった(比較例2)。又、比較例2に於
いてフィルムと導光板の間に、実施例2で用いた光拡散
フィルム(辻本電機製作所D−204)を配置した以外
は実施例1と同一の装置、条件、で操作し、測定した輝
度は174cd/m2であった(比較例3)。更に、導
光板の出光面側に、実施例2で用いた光拡散フィルム
(辻本電機製作所D−204)のみを2枚重ねて配置し
た以外は前記実施例1と同一の装置、条件、で操作し、
測定した輝度は179cd/m2であった(比較例
4)。
【0030】次に、バックライトの配光特性を調べるた
めに、実施例2、実施例3、比較例1、比較例4につい
て、冷陰極管に、インバ−タより30KHzの交番電圧
をかけて一定電流で駆動させたときの面輝度を、輝度計
(トプコンBM−7)により視野角2度で、図3に示す
ように出光面に降ろした法線方向に対しての角度を0度
から70度まで変化させ、出光面から輝度計までの距離
40cmで測定したときの輝度の値を図4に示した。この
図から、本発明のバックライトを用いると輝度が増加
し、光の指向性が顕著であることが判る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様のバックライトの斜視図
【図2】本発明の一実施態様のバックライトの断面図
【図3】本発明で用いた測定方法の概念図
【図4】実施例2、実施例3、比較例1、比較例4の出
射光輝度の角度分布を示す図
【符号の説明】
1:導光板 2:出光面が入光面(導光板側)よりも粗面の透光性材
料からなるフィルム 3:鏡面反射板又は光拡散射板 4:線状光源 5:光反射器 6:光拡散物質 7:本発明の一実施態様のバックライト 8:輝度計 9:出光面に降ろした法線方向に対しての角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/00 331 F21V 8/00 601 G02F 1/13357

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性材料からなる導光板の一方の広い
    面に、導光板材質の光屈折率以下の屈折率値を持つ光拡
    散物質を部分的に被覆するか又は同面に光拡散機能を施
    し、その面を鏡面ないし光拡散反射板で覆い、前記導光
    板の少なくとも一側面端部にこれに近接した線状光源を
    有するパネル用バックライトに於いて、導光板の出光面
    側に、その出光面の粗面の状態が、不規則な凹凸状態で
    構成されており、その面を倍率100倍の顕微鏡で観察
    した際に、隣り合った凹と凸との段差が10μm〜10
    0μm、隣り合った凹と凹、又は凸と凸の距離が10μ
    m〜800μmの範囲にあり、出光面が入光面(導光板
    側)よりも粗面の透光性材料からなるフィルムを少なく
    とも1枚配したパネル用バックライト。
  2. 【請求項2】 透光性材料からなるフィルムの出光面側
    の表面が入光面側(導光板側)の表面より粗面であり、
    その出光面の粗面の状態が、不規則な凹凸状態で構成さ
    れており、その面を倍率100倍の顕微鏡で観察した際
    に、隣り合った凹と凸との段差が10μm〜100μ
    m、隣り合った凹と凹、又は凸と凸の距離が10μm〜
    800μmの範囲にあり、かつ、これを導光板の出光面
    側に配した際、導光板の出光面から出る光の輝度を、実
    質的に前記フィルムの出光面側に降ろした法線方向から
    測定した場合、増加させるフィルムを用いる請求項1記
    載のパネル用バックライト。
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