JP2001059965A - バックライトを有する表示スクリーン - Google Patents

バックライトを有する表示スクリーン

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JP2001059965A
JP2001059965A JP2000203184A JP2000203184A JP2001059965A JP 2001059965 A JP2001059965 A JP 2001059965A JP 2000203184 A JP2000203184 A JP 2000203184A JP 2000203184 A JP2000203184 A JP 2000203184A JP 2001059965 A JP2001059965 A JP 2001059965A
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light guide
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Horst Greiner
グライナー ホルスト
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示スクリーンのバックライト系の光分布を
均質にする。 【解決手段】 少なくとも光源(1)及び光ガイドプレ
ート(2)を具えているバックライト系を有する表示ス
クリーンにて、光ガイドプレート(2)の側面(9)にお
ける反射性の刻み目(10)及び/又は光ガイドプレート
(2)の正面(7)及び/又は背面(8)に対して垂直の垂
直壁を有する凹所(11)によって光線(5)を散乱させ
て均質な光分布を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも光源
と、表示スクリーンに対向する正面、背面及び側面を有
する光ガイドプレートとを具えているバックライトを用
いる表示スクリーン、特に、液晶表示スクリーンに関す
るものである。本発明は正面、背面及び側面を有してい
る光ガイドプレートにも関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示スクリーンは受動表示システム
であり、即ちこれらのスクリーンそのものは光を放射し
ない。これらの表示スクリーンは、光を液晶層に通過さ
せたり、させなくしたりする原理に基づくものである。
このことは、像を生成するように外部光源を必要とする
ことを意味している。反射形の液晶表示スクリーンで
は、周囲光を外部光源として使用する。透過形の液晶表
示スクリーンでは、バックライト系にて人工の光を発生
させる。
【0003】バックライト系はバックグラウンド照明用
の光を供給する光源と、正面、背面及び複数の側面を有
している光ガイドプレートとを具えている。光源に隣接
する光ガイドプレートの1つの側面は、その光源によっ
て発生される光を受けて、その光をバックグラウンド照
明として液晶表示スクリーンへと案内する。バックライ
ト系の他のコンポーネントは、光ガイドプレートの背面
から出る光を光ガイドプレート内へ反射する反射層と、
光ガイドプレートの内側にある光散乱素子である。
【0004】光源が放つ光線が光ガイドプレートに入る
と、この光線は通常光源の長手方向へと進み、これは光
線が光ガイドプレートの正面及び背面で繰り返し内部全
反射するからである。光線が光散乱物質に入射すると、
内部全反射の条件が乱され、光源の長手方向の光路がさ
えぎられる。光線の一部は液晶表示スクリーンをバック
グラウンド照明するように、そのスクリーンの方へ散乱
される。
【0005】光の散乱には種々の原理が用いられる。例
えば、正面及び/又は背面にノッチを有する光ガイドプ
レートは、EP 0 590 511 A1から既知である。例えば、
或る所定の大きさの気泡を含んでいる光ガイドプレート
は日本の特開平8-248232号の特許要約書に記載されてい
る。
【0006】実際上、正面の平面内でできるだけ均質の
照明が行なわれるように、こうした光散乱構体を空間的
に配置することは困難であることを立証した。これは特
に、例えば発光ダイオードの如き、ほぼ点状の光源を用
いる場合に云えることである。照明を均質な分布とする
には、複数の発光ダイオードを用いなければならない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光分
布の均質性を改善した表示スクリーン用のバックライト
系を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的達成のために本
発明は、少なくとも光源と、表示スクリーンに対向する
正面、背面及び側面を有する光ガイドプレートとを具え
ているバックライトを有する表示スクリーンにおいて、
前記光源によって放射される光線をその垂直方向成分に
対しては反射させ、且つ前記光線の他の方向の成分に対
しては拡散散乱させるために、前記光ガイドプレート
が、その少なくとも1つの側面における反射性の刻み目
及び/又は垂直壁を有する凹所を具えるようにしたこと
を特徴とする。
【0009】光ガイドプレートの側面における刻み目又
はこの光ガイドプレートにおける凹所のために、光線は
光ガイドプレートのxy平面内にてランダムに分配され、
また、その光線のz方向の成分は反射中そのまま維持さ
れる。従って、入射光は光ガイドプレートを横切って均
一に広げられる。
【0010】反射性の刻み目を光ガイドプレートの全て
の側面に沿って規則的に設けるのが好適である。
【0011】光ガイドプレートの側面での反射は、その
プレートの正面及び背面の全反射の条件を乱さないか
ら、光を光ガイドプレートの縁部での反射によってこの
光ガイドプレートを横切って有効に広げることができ
る。
【0012】凹所は光ガイドプレートの正面及び/又は
背面に対して垂直に設けるのが好適である。
【0013】垂直の壁を有している凹所は、光ガイドプ
レートにおける光分布の均質性も向上させる。光線がこ
のような凹所の壁部に入射すると、その光線は凹所の側
面か、上側境界部のどちらかで全反射されるか、或いは
凹所内へ屈折される。光線が凹所内に屈折された後に
は、その光線はその垂直方向の側面を経て凹所から出る
ことができ、また、その光線のz方向の成分は維持さ
れ、xy方向の成分は屈折により変えられる。従って、光
は光ガイドプレートのxy平面を横切って均質に広げられ
る。
【0014】凹所は光ガイドプレートに完全に又は部分
的に貫通させるのが好適である。
【0015】凹所によって、光を表示スクリーンの方向
に一層良好にカップルドアウトさせることができる。光
線がこのような凹所の壁部に入射すると、この光線は凹
所の側面か、上側境界部にて全反射されるか、又は凹所
内へ屈折される。光線が凹所の上側又は下側境界部を経
て出る際に、この光線は一般に光ガイドプレートの外へ
と散乱される。この散乱作用の大きさ及びカップルド−
アウトされる光の角度分布は、凹所の高さと、その断面
との比に直接依存し、従ってこれは良好に制御すること
ができる。
【0016】散乱素子を凹所の底部に設けるのが好適で
ある。
【0017】光線は散乱素子によってさらに分散させる
ことができる。光線が垂直方向の側面を経て凹所に入
り、且つこの光線が散乱素子に入射すると、この光線が
凹所の上側開口を経て出るか、又は凹所の垂直方向の側
面を経て再び光ガイドプレートに達するように斯かる光
線を散乱させることができる。この後者の場合に、光線
は光ガイドプレートのxy平面を横切って広がり、また、
光ガイドプレートの正面及び背面での全反射に対する条
件は維持される。
【0018】本発明は、正面、背面及び側面を有し、少
なくとも1つの側面における反射性の刻み目及び/又は
垂直方向の壁部を有している凹所も具えている光ガイド
プレートにも関するものである。
【0019】少なくとも1つの側面における反射性の刻
み目及び/又は垂直の壁を有する凹所があるために、入
射光線は光ガイドプレートの垂直方向のコンポーネント
に対して反射されると共に、光ガイドプレートの他のコ
ンポーネントに対しては拡散的に散乱される。光線を光
ガイドプレートのxy平面を横切って広げて、光の分布を
均質にする。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は、バックライト系を有する
表示スクリーン1、例えば液晶表示スクリーンを示す。
バックライト系は、光源4、例えば発光ダイオード又は
冷陰極ランプと、例えば、ポリメチルメタクリレートの
如き透明の合成材料製の光ガイドプレート2とを具えて
いる。光ガイドプレート2は、表示スクリーン1に対向
する正面7と、背面8と、複数の側面9とを具えてい
る。光源4によって放射された光線5は、その光源4に隣
接する側面9を経て光ガイドプレート2に達する。この
光ガイドプレート2の側面9は、高さ、直径及び断面が
任意で、例えば扇形の断面をしている反射性の刻み目10
を有している。さらに、光ガイドプレート2には正面7
及び/又は背面8に対して垂直の垂直側壁を有する凹所1
1を設けてある。これらの凹所11は、例えば打抜きによ
って作り、これらの凹所は光ガイドプレート2を完全
に、又は部分的にのみに貫通させることができる。表示
スクリーン1と光ガイドプレート2との間には拡散層3
があり、背面8の後には反射層6を設けてある。
【0021】光ガイドプレートを完全に貫通しない凹所
の底部に散乱素子を設けることもできる。これらの散乱
素子は、例えば、直径が100μmまでで、例えばポリメチ
ルメタクリレートの如き、透明の合成材料製である非吸
収性の透明ペレットとすることができる。光ガイドプレ
ートを完全に貫通する凹所では、反射層6が少なくとも
これら凹所の個所にて散乱特性も持つことができる。
【0022】光源4として冷陰極ランプを用いる場合に
は、この光源4に反射シールドをさらに設けることがで
きる。
【0023】図2は、光ガイドプレート2の側面9にお
ける刻み目10並びに光ガイドプレート2の正面と背面に
対して垂直の凹所11を有している光ガイドプレート2を
示す。反射性の刻み目10は、この例では、これらが側面
9の垂直の波形となるように形成する。垂直壁を有する
凹所11は、例えば断面が任意直径の円形、惰円形、ひし
形又は長方形とすることができる。
【0024】図3は、光ガイドプレート2の側面9におけ
る反射性の刻み目10並びに光ガイドプレート2の正面及
び背面に対して垂直の垂直側壁を有する凹所11を有して
いる光ガイドプレート2の垂直断面図である。
【0025】光ガイドプレート2は、その側面9におけ
る反射性の刻み目10だけか、又は正面7及び/又は背面
8に対して垂直の垂直壁を有する凹所11だけを有するよ
うに形成することもできる。
【0026】表示スクリーン1のバックグラウンド照明
は次ぎのようにして行なわれる。光源4によって放射さ
れた光線5は光ガイドプレート2に側面9から入り、この
光線は光ガイドプレート2の正面7及び背面8で繰り返
し全反射するため、光源4の長手方向へ進む。光線5が
光ガイドプレート2の側面9における反射性の刻み目部
分10に入射すると、この光線は光ガイドプレート2のxy
平面に関しては任意方向に散乱するのに対し、その光線
の垂直方向成分は維持される。光線5が凹所11の壁部に
入射すると、この光線は凹所11の側面か、上側境界部の
どちらかで全反射されるか、或いは、凹所11内に屈折さ
れる。光線5が凹所11をその垂直の側面を経て出る際
に、この光線5のz方向成分は維持されるされるも、xy
方向成分は屈折により変化する。光線5が凹所11の上側
又は下側境界部に入り、そして出る際に、光線5は一般
に光ガイドプレート2の外へ散乱される。この場合に、
後方に出る光は反射層6を経て光ガイドプレート2内へ再
び逆反射される。
【0027】光ガイドプレート2を完全に貫通しない凹
所11の底部に散乱素子を設けると、凹所11にその垂直方
向の側面を経て横方向から入る光線5は、散乱素子に入
射すると散乱し、その光線は再び凹所11の垂直方向の側
面を経て光ガイドプレート2に達するか、又は凹所11の
上側開口を経て出るようになる。
【0028】光ガイドプレート2を完全に貫通する凹所1
1の個所における反射層6が反射及び散乱特性を有する場
合には、光ガイドプレート2の後方に出る光線5は、それ
が再び光ガイドプレート2に達するか、又は凹所11の上
側開口を経て出るように偏向される。
【0029】表示スクリーン1のバックグラウンド照明
用の光は、例えばホワイトカラーの型押しドットのよう
な構成のものによるか、或いは適当に刻み目及び正面7
又は背面8の表面構造によってカップルドアウト(分
散)させることもできる。
【0030】表示スクリーン1をバックグラウンド照明
するには、最終的に分散された光線5が拡散層3を経て
表示スクリーンに達するようにする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 バックライト系を有する表示スクリーンの断
面図である。
【図2】 側面における刻み目並びに正面及び背面に対
して垂直の凹所を有する光ガイドプレートの平面図であ
る。
【図3】 側面における刻み目及び正面と背面に対して
垂直の凹所を有する光ガイドプレートの水平方向の断面
図である。
【符号の説明】
1 表示スクリーン 2 光ガイドプレート 3 拡散層 4 光源 5 光線 6 反射層 7 光ガイドプレートの正面 8 光ガイドプレートの背面 9 光ガイドプレートの側面 10 刻み目 11 凹所
フロントページの続き (71)出願人 590000248 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, Th e Netherlands

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも光源と、表示スクリーンに対
    向する正面、背面及び側面を有する光ガイドプレートと
    を具えているバックライトを有する表示スクリーンにお
    いて、前記光源によって放射される光線をその垂直方向
    成分に対しては反射させ、且つ前記光線の他の方向の成
    分に対しては拡散散乱させるために、前記光ガイドプレ
    ートが、その少なくとも1つの側面における反射性の刻
    み目及び/又は垂直壁を有する凹所を具えるようにした
    ことを特徴とするバックライトを有する表示スクリー
    ン。
  2. 【請求項2】 前記反射性の刻み目を前記光ガイドプレ
    ートの全ての側面に沿って規則的に設けるようにしたこ
    とを特徴とする請求項1に記載のバックライトを有する
    表示スクリーン。
  3. 【請求項3】 前記凹所を前記光ガイドプレートの正面
    及び/又は背面に対して垂直に設けたことを特徴とする
    請求項1に記載のバックライトを有する表示スクリー
    ン。
  4. 【請求項4】 前記凹所が前記光ガイドプレートを完全
    に、又は部分的に貫通するようにしたことを特徴とする
    請求項1に記載のバックライトを有する表示スクリー
    ン。
  5. 【請求項5】 前記凹所の底部に散乱素子を設けたこと
    を特徴とする請求項1に記載のバックライトを有する表
    示スクリーン。
  6. 【請求項6】 正面、背面及び側面を有している光ガイ
    ドプレートにおいて、該光ガイドプレートが、その少な
    くとも1つの側面における反射性の刻み目及び/又は垂
    直壁を有する凹所を有するようにしたことを特徴とする
    光ガイドプレート。
JP2000203184A 1999-07-07 2000-07-05 バックライトを有する表示スクリーン Pending JP2001059965A (ja)

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