JPH0636001U - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輝度ムラが生じず、均一で明るい面照明を得
る。 【構成】 液晶表示板１４の裏面側に側面視楔型の導光
板１を配設する。導光板１の裏面を傾斜角度の異なる２
つの斜面３Ａ，３Ｂとし、導光板１の厚肉部１Ａにホル
ダー１６によって保持されたＬＥＤ２を対向配置する。
ＬＥＤ２は導光板１の板厚方向中心３１に対して導光板
裏面側にΔｄ変位して配設されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、導光板とＬＥＤによるバックライト方式を採用した液晶表示装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ＯＡ機器、時計、血圧計、給湯器、その他各種装置、機器の表示装置 に用いられる液晶表示装置は、表示部を内部から照明し、表示文字の視認性の向 上を図っている。この場合、一般に電池駆動の小型液晶表示装置においては、低 電力消費のため反射型照明を行ない、使用者が必要とする時のみバルブ（白熱電 球）を点灯して照明していた。これは装置に内蔵される電池容量にもよるが、常 時点灯する場合、使用できる電力は６０ｍＷ〜１００ｍＷと小さく、バルブでは 常時点灯が不可能なためである。そこで、最近では低消費電力発光体の１つであ るＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として用い、バックライト方式にて照明する ことが行なわれている。ＬＥＤは消費電力がバルブと比較して少なく（２０ｍＷ ／１個）、また高輝度、長寿命で、赤色以外に緑色、黄色等各種の発光色のもの が手軽に入手できることから液晶表示装置の照明用光源として好適である。しか し、単にＬＥＤを用いるだけでは発光出力の指向性が高いことから広い面積を全 面にわたって均一に照明することができず、そのため図６に示すように導光板１ とＬＥＤ２を組合せたフラットパネル型発光体を光源として用いている。このフ ラットパネル型発光体は、導光板１をアクリル樹脂等の光透過性に優れた透明樹 脂によって側面視楔形に形成して裏面を斜面３とし、ＬＥＤ２から出射した光４ を導光板１の入光面を形成する厚肉部側端面５よりその内部に導き、導光板裏面 ３で反射して表面６から出光させることにより均一な面照明を得るもので、エレ クトロルミネッセンス、光ファイバ等を用いた他のフラットパネル型発光体に比 べて構造が簡単で安価であるという利点を有する。ＬＥＤ２としては先端部がド ーム状をなす透明樹脂７で半導体チップ８をモールドしたものが用いられる。 なお、導光板１の傾斜した裏面３は、アルミニウムの蒸着、反射シート９の接 着等によって反射面を形成している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した導光板１とＬＥＤ２を用いた従来の液晶表示装置にあ っては、導光板１の反射面３は全長にわたって同一傾斜角度からなる１つの斜面 に形成されているため、光量および反射方向を木目細かに制御することが難しく 、正面からの視認性が悪いという問題があった。 また、ＬＥＤ２は通常外径が入光部の厚みと略等しく、光軸Ｌを導光板１の入 光面５の厚み方向中心と略一致させて配設されているため、輝度ムラが生じ、表 示部全体を均一に照射することができないという問題もあった。すなわち、ＬＥ Ｄ２から出射し導光板１内に入射した光の一部４ａは、反射面３で反射して表面 ６から外部に出射し（直反射光）、一部４ｂは導光板表面６で全反射した後反射 面３で反射し表面６から出射する（全反射光）が、反射面３を光軸方向に例えば ３つの領域に仕切り、ＬＥＤ２に最も近い領域をＡ、次に近い領域をＢ、最も遠 い領域をＣとすると、各領域によって単位面積当たりの直反射光４ａと、全反射 光４ｂの光量に差が生じるため、下記の表１に示すように領域Ａ，Ｃが明るく、 領域Ｂが暗くなり、輝度ムラを生じる。

【０００４】

【表１】

【０００５】 ＬＥＤ２に最も近い領域Ａは直反射光４ａが乱反射するため全反射光４ｂが殆 どなくても十分な明るさを確保する。中間の領域Ｂが領域Ｃに比べて相対的に暗 くなる理由は、導光板１の表面６に対し入射角が臨界角より大きい光はそのまま 透過して外部に出射し、入射角の小さい光は全反射してその殆どが領域Ｃに向か うため、全反射光４ｂが少なく、全体として光量が領域Ｃに比べて少なくなるか らである。

【０００６】 したがって、本考案は上記したような従来の問題点に鑑みてなされたもので、 その目的とするところは、薄型小型にして輝度ムラが生じず、均一で明るい面照 明を得ることができるようにした液晶表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、ケース内に配設された液晶表示板と、側 面視略楔形で前記液晶表示板の裏面側に配設され、裏面が傾斜した反射面を形成 し、厚肉部側が入光部とされる導光板と、この導光板の入光部に対向して配設さ れたＬＥＤとを備え、前記導光板の裏面は傾斜角度が異なる複数の斜面で構成さ れ、前記ＬＥＤは光軸が導光板の入光面の中心に対し導光板表面もしくは裏面側 に変位して配設されているものである。

【０００８】

【作用】

本考案において、導光板の裏面は傾斜角度の異なる複数の斜面からなる反射面 を形成することで木目細かに光量および反射方向を制御する。 ＬＥＤが導光板の入光面の中心に対し導光板表面もしくは裏面側に変位してい ると、ＬＥＤからの出射角度が同じでも、導光板表面に当たって全反射する全反 射光の反射位置がずれる。ＬＥＤを導光板裏面側に変位させた場合は、反射位置 が薄肉部側にずれ、出射角度が大きく導光板表面に当たって全反射し導光板裏面 の中間領域部に向かう全反射光の光量が増大する。反対にＬＥＤを導光板表面側 に変位させた場合は、反射位置が厚肉部側にずれ、出射角度が小さく導光板表面 に当たって全反射し導光板裏面の中間領域部に向かう全反射光の光量が増大する 。したがって、何れの側に変位させても中間領域部の明るさが増大し、導光板裏 面の明るさを全面にわたって均一化する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。 図１は本考案に係る液晶表示装置の一実施例を示す断面図、図２は主要構成部 材の斜視図、図３は光の反射を示す図である。なお、図中図６と同一構成部品の ものに対しては同一符号をもって示す。これらの図において、液晶表示装置１１ は、矩形薄箱型に形成され上面中央に開口部１３を有するケース１２と、開口部 １３に臨んでケース１２内に収納配置された液晶表示板１４と、液晶表示板１４ の表面を保護する透明板もしくは乳白色の透光性を有する光拡散板からなる表面 板１５と、液晶表示板１４の裏面側に配設された導光板１と、導光板１およびＬ ＥＤ２を保持するホルダー１６と、ケース１２の内底面に沿って配設され導光板 １の後方に位置する基板１７と、液晶表示板１４およびＬＥＤ２の電源部１９と 、ケース１２の上面に配設された複数個の操作スイッチ２０等を備えている。

【００１０】 前記液晶表示板１４は周知のもので、長手方向の一側面に複数の端子２１が配 列されており、これらの端子２１はリード線２２によって前記基板１７に形成さ れている液晶駆動用回路（図示せず）に接続されている。液晶表示板１４の裏面 には拡散シート２３が接着固定されている。

【００１１】 前記導光板１は、アクリル樹脂等の光透過性に優れた透明樹脂によって側面視 楔形に形成されることにより、ＬＥＤ２側の端部１Ａの肉厚が最大で、反対側端 部１Ｂの肉厚が最小とされ、厚肉部１Ａがホルダー１６に嵌合保持されている。 また、導光板１の厚肉部１ＡはＬＥＤ２と対向することで入光部を構成するもの で、凹部２６が幅方向に所定の間隔をおいて、例えば３つ凹設されており、これ らの凹部２６にＬＥＤ２がそれぞれ収納されている。導光板１の裏面は高反射処 理を施した白色シート９の貼着等によって反射面３を形成しており、必要に応じ てエンボス加工によって微小な凹凸が形成されることにより拡散反射面とされる 。この場合、導光板裏面３は、異なった傾斜角度（α，β）からなる２つの斜面 ３Ａ，３Ｂで構成され、厚肉部１Ａ側の斜面３Ａの傾斜角度αが薄肉部１Ｂ側の 斜面３Ｂの傾斜角度βより小さく設定されている。

【００１２】 前記ホルダー１６は、樹脂によって箱形に形成されることにより前面に前記導 光板１の厚肉部１Ａが嵌合固着される凹部２９を有し、背面に凹部２９にそれぞ れ連通し各ＬＥＤ２が挿入される３つの挿通孔３０が幅方向に所定の間隔をおい て形成され、また左右両側面には小さな嵌合孔３２が形成されている。そして、 ホルダー１６内に収納されるＬＥＤ２の軸線Ｌは、図１および図３に示すように 導光板１の入光部を構成する厚肉部１Ａの板厚方向中心線３１に対し導光板裏面 側にΔｄだけ変位している。そしてホルダー１６は、前記ケース１２の内側面に 突設された凸部（図示せず）が前記嵌合孔３２に嵌合することで保持されている 。ＬＥＤ２のリード線３４は挿通孔３０からホルダー１６の後方に導出されて導 光板裏面側に折り曲げられ前記基板１７の電気回路に接続されている。操作スイ ッチ２０の操作によってＬＥＤ２を点灯すると、ＬＥＤ２から出た光４は図３に 示すように厚肉部１Ａから導光板１内に入り、一部が反射面３Ａ，３Ｂに直接当 たって前方に全反射することにより直反射光４ａとなり、一部が導光板１の表面 ６に当たって全反射しさらに前記反射面３Ａ，３Ｂに当たって反射することによ り全反射光４ｂとなり、これらの光が液晶表示板１４および表面板１５を透過す ることで、液晶表示板１４をバック照明する。

【００１３】 前記基板１７は、前記液晶駆動用ＩＣ、トランジスタ等の各種電子部品３６を 含む液晶駆動用回路と、ＬＥＤ２の定電流回路を有し、前記電源部１９にリード 線３７によって電気的に接続されている。定電流回路はＬＥＤ２の温度に対する 補償を行なうものである。すなわち、温度によってダイオード電圧が変化すると 、電源電圧一定のため電流が変化し、ＬＥＤ２の輝度も変化する。これを防止す るためＦＥＴトランジスタをＬＥＤ２と直列に組み込んで定電流回路を形成して いる。特に、ダイオード電圧が３Ｖ、４．５Ｖ、６Ｖと低い場合に有効とされる 。前記電子部品３６は、導光板１の反射面を形成する傾斜した裏面（３Ａ，３Ｂ ）と基板１７との間に形成された三角形の隙間３８内に位置付けられるよう基板 １７上に実装されており、これによってケース２の薄型化を可能にしている。

【００１４】 このような構成からなる液晶表示装置１１において、点光源であるＬＥＤ２か ら出射した光は、一部が上記した通り導光板１の反射面３Ａ，３Ｂに直接当たっ て前方に全反射することにより直反射光４ａとなり、一部が導光板１の表面６に 当たって全反射しさらに前記反射面３Ａ，３Ｂに当たって反射することにより全 反射光４ｂとなり、これら光が液晶表示板１４を透過照明することで面光源を構 成する。したがって、液晶表示板１４を全面にわたって良好にバック照明するこ とができる。 ここで、導光板１の裏面を傾斜角度の異なった２つの斜面３Ａ、３Ｂに形成す ると、各領域Ａ，Ｂ，Ｃにおける光量および反射方向の制御が容易で、均一照明 と正面からの視認性を向上させることが可能である。 また、本考案はＬＥＤ２の軸線Ｌを導光板１の肉厚部１Ａの板厚方向中心から 導光板裏面側に変位させているので、表２に示すように明るさを均一化させるこ とができる。

【００１５】 表２はＬＥＤ２を導光板裏面側に変位させた場合の反射面３の各領域Ａ，Ｂ， Ｃの明るさを示すものである。

【００１６】

【表２】

【００１７】 中間領域Ｂが明るくなる理由は、ＬＥＤ２を導光板裏面側に変位させると、Ｌ ＥＤ２から出射し導光板表面で反射する全反射光４ｂの反射位置が薄肉部１Ｂ側 にずれるため、ＬＥＤ２からの出射角度が大きく導光板１内に入射して導光板表 面６に当たって全反射する全反射光が増加する。したがって、導光板裏面の中間 領域Ｂ部に向かう全反射光４ｂの光量もそれだけ増大する。この結果、領域Ａ， Ｂ，Ｃの明るさを均一化させることができる。

【００１８】 なお、本実施例はＬＥＤ２を導光板表面側に変位させるに十分なスペースがな く、導光板裏面側にスペースがある場合に有効とされる。 また、表面板１５として光拡散板を用い、液晶表示板１４を透過したＬＥＤ２ からの光を拡散すると、特定方向の光のチラツキをなくすことができ、ムラのな い均一な面照明を得ることができる。

【００１９】 図４は本考案の他の実施例を示す断面図である。この実施例は導光板１の裏面 を傾斜角度α，βの異なる２つの斜面３Ａ，３Ｂで構成し、ＬＥＤ２の軸線Ｌを 導光板１の入光部を構成する厚肉部１Ａの板厚方向中心線３１に対し導光板表面 側にΔｄだけ変位させたものである。斜面３Ａの傾斜角度αは、斜面３Ｂの傾斜 角度βより大きい。 このような構成においてはＬＥＤ２から出射し導光板表面６では全反射する全 反射光４ｂの反射位置を厚肉部１Ａ側にずらすことができる。そのため、特に光 軸Ｌに対して小さな角度で出射し臨界角以下の角度で導光板表面６に当たって全 反射し、領域Ｂに向かう全反射光４ｂの光量を増加させることができる。したが って、この場合も上記実施例と同様、領域Ａ，Ｂ，Ｃの明るさを均一化させるこ とができる。 また、本実施例は導光板裏面側にスペースがなく、導光板表面側にのみ十分な スペースがある場合に有効である。

【００２０】 図５は本考案の更に他の実施例を示す断面図である。この実施例は導光板裏面 を厚肉部１Ａから薄肉部１Ｂにいたるにしたがって傾斜角度α1 〜α5 が大きく なるよう段階的に変化する５つの斜面３Ａ〜３Ｅで形成し、ＬＥＤ２を導光板裏 面側に変位させたものである。 このような構成においてはより一層木目細かに各領域Ａ，Ｂ，Ｃにおける光量 および反射方向を制御することができ、均一照明と正面からの視認性を向上させ ることが可能である。

【００２１】 なお、上記実施例はいずれも同一色からなる複数個のＬＥＤ２を用いたが、こ れに限らず２色以上のＬＥＤを用い、例えば通常緑色のＬＥＤを発光させ、警告 表示時に赤色のＬＥＤを発光させ照明の多様化を図るようにしてもよいことは勿 論である。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係る液晶表示装置は、液晶表示板の裏面側に配設 される導光板を側面視楔型とし、この導光板の裏面を傾斜角度の異なる複数の斜 面とし、導光板の肉厚部に対向して配設されるＬＥＤを導光板の板厚方向中心に 対して導光板表面もしくは裏面側に変位させて構成したので、導光板表面に当た って全反射し導光板裏面の中間領域部に向かう全反射光の光量を増加させること ができる。したがって、導光板裏面全体の明るさを均一化させることができ、輝 度ムラの発生を防止することができる。また、本考案は導光板の裏面を複数の斜 面に形成したので、光を木目細かに制御することができ、均一な面光源を得るこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る液晶表示装置の一実施例を示す断
面図である。

【図２】主要構成部材の斜視図である。

【図３】光の反射を示す図である。

【図４】本考案の実施例を示す断面図である。

【図５】本考案のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。

【図６】導光板とＬＥＤを用いた従来のフラットパネル
型発光体を示す図である。

【符号の説明】

１ 導光板 ２ ＬＥＤ ３ 導光板裏面 ６ 導光板表面 １２ ケース １４ 液晶表示板 １６ ホルダー Ｌ 光軸

フロントページの続き (72)考案者 松川 信夫 静岡県清水市北脇500番地 株式会社小糸 製作所静岡工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に配設された液晶表示板と、側
   面視略楔形で前記液晶表示板の裏面側に配設され、裏面
   が傾斜した反射面を形成し、厚肉部側が入光部とされる
   導光板と、この導光板の入光部に対向して配設されたＬ
   ＥＤとを備え、前記導光板の裏面は傾斜角度が異なる複
   数の斜面で構成され、前記ＬＥＤは光軸が導光板の入光
   面の中心に対し導光板表面もしくは裏面側に変位して配
   設されていることを特徴とする液晶表示装置。