JP2000268617A

JP2000268617A - 平面カラー発光装置

Info

Publication number: JP2000268617A
Application number: JP11067490A
Authority: JP
Inventors: Yasuro Aritake; 康郎有竹
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】光利用効率の向上や薄型化を図ることができ
る平面カラー発光装置を提供する。【解決手段】導光板１１、１２が断面直角三角形状を
しており、その端面１３、１４から導入した光のほとん
どが、網点９、１０に当たって照射方向Ａへ反射された
め、光利用効率が向上する。また、２枚の導光板１１、
１２を利用するものでありながら、それぞれが断面直角
三角形状をしているため、バックライト１の薄型化を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶及び写真フ
ィルム等のバックライトとして使用される平面カラー発
光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ
機器やテレビ等の家電のディスプレイに、カラー液晶表
示装置が使用されている。この種のカラー液晶表示装置
として、ＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置が広く知られ
ている。すなわち、３原色（Ｒ・Ｇ・Ｂ）に対応したカ
ラーフィルタと、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を備え
たカラー液晶セルに、白色光源のバックライトを組み合
わせ、各カラーフィルタに対応する液晶をドライブ回路
により開いて光を透過させて、Ｒ・Ｇ・Ｂの組み合わせ
によるモザイク混色が得られる構造になっている。

【０００３】このようなＴＦＴ方式のカラー液晶表示装
置は、鮮明なフルカラー画像が得られる反面、各画素
（液晶セル）にカラーフィルタと薄膜トランジスターが
必要なため、液晶セルの製造に非常に微細な加工が要求
されると共に、カラーバランス調整が困難であるなどの
問題点もある。

【０００４】そこで、最近では、カラーフィルタや薄膜
トランジスターを必要としないモノクロ液晶セルに３原
色バックライトを組み合わせたカラーフィルタレスのカ
ラー液晶表示装置が提案されている（例えば、特開平７
−２８１６４７号公報参照）。すなわち、３原色の光源
を順次周期的にパルス発光させ、その発光する色と同タ
イミングで液晶を開くことにより、Ｒ・Ｇ・Ｂの組み合
わせによる残像混色が得られるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなカラーフィルタレスのカラー液晶表示装置にあって
は、液晶セルの制御に関する提案は多くされているもの
の、バックライトに関する実用的な提案はあまりない。
特に、バックライトの光利用効率の向上や薄型化に対す
る実用的解決策は未だ提案されていない。

【０００６】この発明は、このような従来の技術に着目
してなされたものであり、光利用効率の向上や薄型化を
図ることができる平面カラー発光装置を提供するもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
断面直角三角形状の２枚の導光板を、それぞれの端面を
反対側に向けて互いに斜面同士を組み合わせることによ
り、略断面長方形状の導光積層体を形成し、該導光積層
体の両側の端面に、各端面側に開口した断面形状の反射
部材をそれぞれ設けると共に、一方の反射部材内に、順
次周期的にパルス発光する３原色の独立した光源のうち
の２つを配置し、他方の反射部材内に残りの１つの光源
を配置し、且つ各導光板における反照射方向の面に、反
射部材から各導光板内に導入された光を照射方向へ反射
する反射手段をそれぞれ設けると共に、２つの反射手段
のうちの照射方向に位置するものは、反照射方向に位置
する反射手段で反射された光を照射方向へ透過可能であ
る。

【０００８】請求項１記載の発明によれば、導光板が断
面直角三角形状をしており、その端面から導入した光の
ほとんどが、反射手段に当たって照射方向へ反射された
め、光利用効率が向上する。また、２枚の導光板を利用
するものでありながら、それぞれが断面直角三角形状を
しているため、それらの斜面同士を組み合わせることに
より、通常の導光板の１枚分の厚さを有する断面略長方
形状の導光積層体を形成することができる。従って、バ
ックライトの薄型化を図ることができる。更に、３つの
光源の光を照射方向へ反射するのに、２枚の導光板しか
使用しないため、３枚の導光板を重ねて使用する場合に
比べて、コスト的にも有利であり且つ色の調整も容易で
ある。

【０００９】請求項２記載の発明は、照射方向に位置す
る反射手段が、導光板の反照射方向の面にドットパター
ンで設けられた網点である。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、照射方向に
位置する反射手段が網点であるため、簡単な構造によ
り、照射方向に位置する導光板内の光を散乱光として照
射方向へ反射可能であると共に、反照射方向に位置する
反射手段で反射された光を照射方向へ透過可能である。

【００１１】請求項３記載の発明は、両方の反射手段
が、それぞれ導光板の反照射方向の面にドットパターン
で設けられた網点であり、該網点の面密度が光源から離
れるほど増大している。

【００１２】請求項３記載の発明によれば、両方の反射
手段が網点で、その網点の面密度が光源から離れるほど
増大しているため、輝度が減衰しやすい遠い位置での反
射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。

【００１３】請求項４記載の発明は、２枚の導光板にお
ける各網点のピッチを互いにずらした。

【００１４】請求項４記載の発明によれば、２枚の導光
板における各網点のピッチが互いにずれているため、反
照射方向に位置する網点で反射された光が、照射方向に
位置する網点を透過しやすくなって、光利用効率が更に
向上する。

【００１５】請求項５記載の発明は、反射部材内に配置
された２つの光源のうち、導光板に近い方が、透明ガラ
ス管で製造された希ガス放電管である。

【００１６】請求項５記載の発明によれば、反射部材内
に配置された２つの光源のうち、導光板に近い方が、透
明ガラス管で製造された希ガス放電管であるため、反射
部材の奥側に位置する光源の導光板内への導入量が増加
し、この点においても、光利用効率が更に向上する。

【００１７】請求項６記載の発明は、希ガス放電管がネ
オン管である。

【００１８】請求項６記載の発明によれば、希ガス放電
管がネオン管で、成形が簡単であるため、他の種類の光
源（例えば、冷陰極管）と径を容易に合わせることがで
きる。

【００１９】請求項７記載の発明は、希ガス放電管が赤
（Ｒ）光源である。

【００２０】請求項７記載の発明によれば、赤（Ｒ）光
源が希ガス放電管であるため、赤色の立下がり特性が良
く、発光パルスのデューティー比を最大の１／３にして
も他の色との重なりが生じない。従って、色ぼけを防止
できると共に輝度の向上を図ることができる。

【００２１】請求項８記載の発明は、導光積層体の照射
方向に、光の拡散手段を設けた。

【００２２】請求項８記載の発明によれば、導光積層体
から照射された光は、拡散手段により拡散されて散乱光
となるため、光源自体や網点の模様が直接見えず、全面
が均一に光る効果が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１〜図３に基づいて説明する。

【００２４】図１及び図２は、カラー液晶表示装置に使
用されるバックライト１を示しており、その照射方向Ａ
側には、図示せぬ液晶セルが設けられている。この液晶
セルは、２枚のガラス基板の間に液晶（ＳＴＮ）を封入
し、その液晶をマトリックス状に配置した透明導電膜
（ＩＴＯ膜）を介してＯＮ−ＯＦＦする既知のものであ
る。この液晶セルはモノクロ用で良く、カラーフィルタ
や薄膜トランジスターが不要なため、構造が簡単であ
る。

【００２５】そして、バックライト１は、１つの導光積
層体２と、２つの反射部材３、４と、３つの光源５、
６、７と、拡散シート（拡散手段）８と、網点（反射手
段）９、１０とから、構成されている。尚、網点９、１
０は、本来ほとんど厚みのないものであるが、図１及び
図２では分かり易くするために厚みをもたせて図示して
ある。

【００２６】導光積層体２は、断面直角三角形状の２枚
の導光板１１、１２を、それぞれの端面１３、１４を反
対側に向けて互いに斜面同士を組み合わせることにより
形成され、全体として略断面長方形状を呈している。各
導光板１１、１２は、透明性の合成樹脂の板を断面直角
三角形状の加工したもの或いは最初から断面直角三角形
状に成形した品を用いることができる。透明性の合成樹
脂としては、アクリル板、ポリエステル板、塩化ビニル
板等が好適である。

【００２７】反射部材３、４は、導光板１１、１２の各
端面１３、１４に取付けられている。この反射部材３、
４は、両方とも端面１３、１４側に開口した断面湾曲形
状をしており、一方の反射部材３の方がサイズが大きく
形成されている。そして、そのサイズの大きい反射部材
３の内部に、Ｒ光源５とＢ光源６とが並べた状態で且つ
Ｒ光源５を導光板１１側にして配置されている。また、
他方の反射部材４内には、残りのＧ光源７が配置されて
いる。各反射部材３、４の内面には、光源５、６、７か
らの光を効率良く導光板１１、１２の中に導入し、外部
に漏らさないようにするために、高反射率を有する銀鏡
面又は白色面が形成されている。

【００２８】光源５、６、７は、Ｇ用及びＢ用としては
冷陰極管を用い、Ｒ用としては「希ガス放電管」として
の透明ガラス管で製造されたネオン（Ｎｅ）管を用いて
いる。ネオン管は、成形簡単で、冷陰極管と略同径の光
源を容易に形成することができ、反射部材３内への配置
が容易である。また、透明ガラス管で製造されているた
め、反射部材３の奥側に位置するＢ光源６の導光板１１
内への導入が邪魔されず、この点においても、光利用効
率が更に向上する。

【００２９】Ｂ光源６及びＧ光源７は、冷陰極管の内面
に塗布した蛍光体自体が発光して青及び緑の純色が表示
されるもので、カラーフィルタが不要である。また、こ
れらの光源５、６、７は、一定のパルス周期で連続点灯
するもので、光シャッター等も不要である。白色調整す
る上で最も輝度が要求されるＧ光源７が、他方の反射部
材４内に単独で配置されているため、Ｇ光源７の光は、
なんら邪魔されずに導光板１２へ導入され、必要な輝度
が確実に得られる。

【００３０】光源５、６、７からの光は、反射部材３、
４で反射されて、各導光板１１、１２に導入されるた
め、この導光板１１、１２の各端面（光入射面）１３、
１４の断面積（即ち、厚み）が、光源５、６、７から有
効に光を導入する上で重要な要因となる。この端面１
３、１４は、厚いほど効率が良く、多くの光量を導光板
１１、１２内に入射できるが、厚すぎるとスペースをと
り、電子機器の軽量小型化に反するし、光のロスにもつ
ながる。この実施形態では、導光板１１、１２の端面１
３、１４の厚みを最適に調整し、端面１３、１４から漸
次厚さを小さくして断面直角三角形状にしている。

【００３１】各導光板１１、１２の裏面（反照射方向Ｂ
側の面）に、それぞれ印刷されているのが、白の網点
９、１０である。つまり、上側の導光板１１は、下端の
斜面に網点９が施され、下側の導光板１２は、下端の平
面に網点１０が施されている。この網点９、１０は、光
を反射且つ散乱させるためのものであり、高屈折率を有
するフィラーを有機樹脂に混合したインクをドットパタ
ーン状に印刷したものである。個々の網点９、１０は、
円形をしており、それぞれが所定のピッチで設けられて
いる。従って、この網点９、１０は、光を反射するだけ
でなく、隙間から光を透過させることもできる。

【００３２】この網点９、１０は、光源５、６及び光源
７から遠くなるほど、面密度が増大している。すなわ
ち、図３に示すように、上側の網点９は、Ｇ光源７側へ
向けて漸次径が大きくなり、逆に下側の網点１０は、Ｒ
光源５及びＢ光源６側へ向けて漸次径が大きくなる。網
点９、１０は、径が大きくなるほど、面密度が大きくな
り、反射効率が上がるため、前述のように径を変化させ
ることにより、輝度が減衰しやすい遠い位置での反射効
率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。

【００３３】また、この網点９、１０は、上下でピッチ
をずらしている。従って、下側の網点１０で反射された
光が、上側の網点９間の隙間から照射方向Ａに透過しや
すい。しかも、下側の大径の網点１０で反射された太い
光は、上側の網点９における広い隙間から透過し、下側
の小径の網点１０で反射された細い光は、上側の網点９
における狭い隙間から透過するため、特に光利用効率が
高まることになる。

【００３４】導光積層体２の照射方向Ａ側に設けられる
拡散シート８は、シート表面を梨地状に荒らした粗面
で、導光積層体２から照射方向Ａへ反射された光を散乱
透過させるためのものである。この拡散シート８が設け
られているため、光源５、６、７自体や網点９、１０の
模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。

【００３５】次ぎに、このバックライト１の作用を説明
する。各光源５、６、７は、パルス波形のデューティが
１／３に設定され、他の色との同時点灯を避けている。
特に、この実施形態では、Ｒ光源５がネオン管であるた
め、赤色の立下がり特性が良く、発光パルスのデューテ
ィー比を最大の１／３にしても他の色との重なりが生じ
ない。従って、色ぼけを防止できると共に輝度の向上を
図ることができる。

【００３６】このようにして、光源５、６、７より発生
した色光は、直接或いは反射部材３、４で反射して、導
光板１１、１２の端面１３、１４より導光板１１、１２
内へ入射される。導光板１１、１２内に入った光は、導
光板１１、１２が断面直角三角形状をしているため、内
面に当たって全反射を繰り返しながら、最終的にはほと
んど全ての光が網点９、１０に当たり散乱することで、
照射方向Ａへ反射される。従って、光利用効率が向上す
る。上側の網点９で反射された光はそのまま照射方向Ａ
へ出るが、下側の網点１０で反射された光は、上側の網
点９を透過したのち、照射方向Ａへ出る。導光積層体２
から照射方向Ａへ出た光は、拡散シート８で拡散された
後、図示せぬ液晶セルに至り、そこでカラーの液晶表示
を行うことができる。

【００３７】この実施形態では、前述のように、２枚の
導光板１１、１２を利用するものでありながら、それぞ
れが断面直角三角形状をしているため、それらの斜面同
士を組み合わせることにより、通常の導光板の１枚分の
厚さを有する導光積層体２を形成することができる。従
って、構造簡単で装置の小型化・薄型化を図る上で有利
である。

【００３８】そして、この実施形態では、３つの光源
５、６、７の光を照射方向Ａへ反射するのに、２枚の導
光板１１、１２しか使用しないため、３枚の導光板を重
ねて使用する場合に比べて、コスト的にも有利であると
共に色の調整も容易である。また、反射部材３内に配置
された２つの光源５、６のうち、導光板１１に近い方の
Ｒ光源５が、透明ガラス管で製造されたネオン管である
ため、反射部材３の奥側に位置するＢ光源６の導光板１
１内への導入量が増加し、この点においても、光利用効
率が更に向上する。

【００３９】尚、この実施形態では、光源５、６、７の
パルスのデューティを最大の１／３にしたが、用いる液
晶セルとの関係によっては、１／３以下に設定しても良
い。また、希ガス放電管としては、ネオン管に限定され
ず、キセノン管等も使用可能である。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、導光板が
断面直角三角形状をしており、その端面から導入した光
のほとんどが、反射手段に当たって照射方向へ反射され
ため、光利用効率が向上する。また、２枚の導光板を利
用するものでありながら、それぞれが断面直角三角形状
をしているため、それらの斜面同士を組み合わせること
により、通常の導光板の１枚分の厚さを有する断面略長
方形状の導光積層体を形成することができる。従って、
バックライトの薄型化を図ることができる。更に、３つ
の光源の光を照射方向へ反射するのに、２枚の導光板し
か使用しないため、３枚の導光板を重ねて使用する場合
に比べて、コスト的にも有利であり且つ色の調整も容易
である。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、照射方向に
位置する反射手段が網点であるため、簡単な構造によ
り、照射方向に位置する導光板内の光を散乱光として照
射方向へ反射可能であると共に、反照射方向に位置する
反射手段で反射された光を照射方向へ透過可能である。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、両方の反射
手段が網点で、その網点の面密度が光源から離れるほど
増大しているため、輝度が減衰しやすい遠い位置での反
射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、２枚の導光
板における各網点のピッチが互いにずれているため、反
照射方向に位置する網点で反射された光が、照射方向に
位置する網点を透過しやすくなって、光利用効率が更に
向上する。

【００４４】請求項５記載の発明によれば、反射部材内
に配置された２つの光源のうち、導光板に近い方が、透
明ガラス管で製造された希ガス放電管であるため、反射
部材の奥側に位置する光源の導光板内への導入量が増加
し、この点においても、光利用効率が更に向上する。

【００４５】請求項６記載の発明によれば、希ガス放電
管がネオン管で、成形が簡単であるため、他の種類の光
源（例えば、冷陰極管）と径を容易に合わせることがで
きる。

【００４６】請求項７記載の発明によれば、赤（Ｒ）光
源が希ガス放電管であるため、赤色の立下がり特性が良
く、発光パルスのデューティー比を最大の１／３にして
も他の色との重なりが生じない。従って、色ぼけを防止
できると共に輝度の向上を図ることができる。

【００４７】請求項８記載の発明によれば、導光積層体
から照射された光は、拡散手段により拡散されて散乱光
となるため、光源自体や網点の模様が直接見えず、全面
が均一に光る効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の平面カラー発光装置を示す断面図。

【図２】バックライトを示す分解斜視図。

【図３】上下の網点のピッチがずれている状態を示す
図。

【符号の説明】

１バックライト２導光積層体３、４反射部材５、６、７光源８拡散シート（拡散手段）９、１０網点（反射手段）１１、１２導光板１３、１４端面Ａ照射方向Ｂ反照射方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面直角三角形状の２枚の導光板を、そ
れぞれの端面を反対側に向けて互いに斜面同士を組み合
わせることにより、略断面長方形状の導光積層体を形成
し、該導光積層体の両側の端面に、各端面側に開口した断面
形状の反射部材をそれぞれ設けると共に、一方の反射部
材内に、順次周期的にパルス発光する３原色の独立した
光源のうちの２つを配置し、他方の反射部材内に残りの
１つの光源を配置し、且つ各導光板における反照射方向の面に、反射部材から
各導光板内に導入された光を照射方向へ反射する反射手
段をそれぞれ設けると共に、２つの反射手段のうちの照
射方向に位置するものは、反照射方向に位置する反射手
段で反射された光を照射方向へ透過可能であることを特
徴とする平面カラー発光装置。
【請求項２】請求項１記載の平面カラー発光装置であ
って、照射方向に位置する反射手段が、導光板の反照射方向の
面にドットパターンで設けられた網点であることを特徴
とする平面カラー発光装置。
【請求項３】請求項１記載の平面カラー発光装置であ
って、両方の反射手段が、それぞれ導光板の反照射方向の面に
ドットパターンで設けられた網点であり、該網点の面密
度が光源から離れるほど増大していることを特徴とする
平面カラー発光装置。
【請求項４】請求項３記載の平面カラー発光装置であ
って、２枚の導光板における各網点のピッチを互いにずらした
ことを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の平
面カラー発光装置であって、反射部材内に配置された２つの光源のうち、導光板に近
い方が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管である
ことを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項６】請求項５記載の平面カラー発光装置であ
って、希ガス放電管がネオン管であることを特徴とする平面カ
ラー発光装置。
【請求項７】請求項５又は請求項６記載の平面カラー
発光装置であって、希ガス放電管が赤（Ｒ）光源であることを特徴とする平
面カラー発光装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の平
面カラー発光装置であって、導光積層体の照射方向に、光の拡散手段を設けたことを
特徴とする平面カラー発光装置。