JP2001216826A - カラー液晶表示装置用のバックライト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計が容易なカラー液晶表示装置用のバック
ライトを提供する。 【解決手段】 希ガス放電管４を最も導光板２寄りに配
置し、該希ガス放電管４を反射鏡３の開口３ａにおける
厚さ方向Ｙでのサイズに一致又は略一致する大径管にす
ると共に、該希ガス放電管４の少なくとも面方向Ｘにお
ける半分領域に光拡散部４ａを設けた。

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、カラー液晶表示
装置用のバックライトに関する。

【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
としては、ＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置が広く知ら
れているが、ＴＦＴ方式は、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。

【０００３】そこで、ＴＦＴ方式に代わるものとして、
カラーフィルタや薄膜トランジスターを必要とせず、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、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（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。

【０００４】そして、このフィルタレスのカラー液晶表
示装置で使用されるバックライトとしては、１枚の導光
板の一端面に、その一端面側に開口した断面Ｕ字状の反
射鏡を設け、その反射鏡内に赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青
（Ｂ）の３つの光源を導光板の面方向に並べて配置した
構造になっている。３つの光源とも同じ径の管で、緑
（Ｇ）光源と青（Ｂ）光源の２本は、冷陰極管で形成さ
れ、赤（Ｒ）光源は、希ガス放電管で形成されている。
赤（Ｒ）光源だけを希ガス放電管で形成しているのは、
赤（Ｒ）光源を冷陰極管にすると、立上がり及び立下が
り特性が悪くなり、赤色が他の色と重なって、色ムラを
生じるためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、反射鏡内において、３つの
光源を導光板の面方向に並べて配置した構造になってい
るため、単に反射鏡内に光源を入れただけの構造では、
光源同士が邪魔し合ったりすることにより、光源から発
せられた光の導光板に対する入射条件（入射角度など）
が一定にならず、バックライトの表面における特定領域
において、各光源のバランスが崩れて、色ムラが生じる
おそれがある。そのため従来は、このような色ムラが生
じないように、綿密な試験を行いながら、反射鏡におけ
る光源の位置や、反射鏡の湾曲度などを設計する必要が
あるため、バックライトの設計が大変に困難である。

【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、設計が容易なカラー液晶表示
装置用のバックライト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に記載の発明
は、１枚の導光板の一端面に該一端面側に開口を有する
断面形状の反射鏡を設けると共に、該反射鏡内に順次周
期的にパルス発光する３原色の独立した光源を導光板の
面方向に並べて配置し、赤（Ｒ）光源を透明管にガスを
封入した希ガス放電管にして、他の光源を冷陰極管にし
たカラー液晶表示装置用のバックライトであって、前記
希ガス放電管を最も導光板寄りに配置し、該希ガス放電
管を反射鏡の開口における導光板の厚さ方向でのサイズ
に一致又は略一致する大径管にすると共に、該希ガス放
電管の少なくとも導光板の面方向における半分領域に光
拡散部を設けた。

【０００８】請求項１に記載の発明によれば、反射鏡の
開口を大径の希ガス放電管で塞いだ状態になり、その希
ガス放電管には、光拡散部が設けられているため、希ガ
ス放電管自体から発せされる光は、元より、他の冷陰極
管から発せられる光も、希ガス放電管を透過する過程に
おいて、全て光拡散部で拡散され、あたかも希ガス放電
管から発光しているようになる。従って、反射鏡内にお
ける光源の位置にバラツキがあっても、また反射鏡の面
精度がどのようであっても、導光板に対する各光源から
の光の入射条件（入射角度など）は、一定になり、バッ
クライトの表面に色ムラが生じないため、バックライト
の設計が容易になると共に、光源や反射鏡の組付け作業
も容易になる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、希ガス放電管の
全発光表面に光拡散部を設けた。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、光拡散部
を希ガス放電管の全発光表面に設けたため、希ガス放電
管を透過する光は、希ガス放電管に入る時と出る時で２
度拡散されることになり、光の入射条件がより一定化す
る。

【００１１】請求項３に記載の発明は、３つの光源を近
接状態で配置したものである。

【００１２】光源を互いに近接させて、光の邪魔になり
易い配置にしても、希ガス放電管以外の光源からの光
は、希ガス放電管の光拡散部で拡散されるため問題な
い。また、このように光源同士を近接させることによ
り、バックライトの「額縁」になる反射鏡の幅を小さく
することができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、希ガス放電管が
ネオン管である。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、希ガス放
電管が成形容易なネオン管であるため、大径管を製造し
易い。

【００１５】請求項５に記載の発明は、導光板の裏面に
網点がドットパターンで設けられ、該網点の面密度が光
量の減衰する範囲ほど増大している。

【００１６】請求項５に記載の発明によれば、導光板の
裏面に設けられた網点の面密度が、光量の減衰する範囲
ほど増大しているため、輝度が減衰しやすい範囲での反
射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。

【００１７】請求項６に記載の発明は、導光板の表面に
光の拡散手段を設けた。

【００１８】請求項６に記載の発明によれば、導光板の
表面側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。

【００１９】

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

【００２０】図１〜図４は、この発明の第１実施形態を
示す図である。尚、図１中、矢印Ｘが面方向であり、矢
印Ｙが厚さ方向であり、上側が表面側で、下側が裏面側
である。

【００２１】図中における符号１は、フィルターレスの
カラー液晶表示装置に使用されるバックライトを示して
おり、その表面側には、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。

【００２２】そして、バックライト１は、１枚の導光板
２と、反射鏡３と、３つの光源４、５、６と、拡散シー
ト（拡散手段）７と、網点（ドットパターン）８と、反
射シート９とから構成されている。

【００２３】前記導光板２は、六面が平滑透明面である
透明樹脂の板又は成形品を用いることができる。透明樹
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。導光板２の一端面（光入射面）の断
面積（即ち、厚み）は、光源４、５、６から有効に光を
導入する重要な要因であり、厚さ方向Ｙでのサイズが大
きいほど効率が良く、多くの光量を導光板２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
のバックライト１は、導光板２が１枚で済むため、構造
簡単で装置の小型化・薄型化を図る上で有利である。

【００２４】前記導光板２の裏面に印刷されているの
が、白の網点８である。網点８は、光を散乱させるため
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状に印刷したものである。この
網点８は、光源４、５、６及び反射シート９から遠くな
るほど（中央位置に近づくほど）、面密度が増大してお
り、輝度の均一化に寄与している。尚、網点８は、本来
ほとんど厚みのないものであるが、図では分かり易くす
るために厚みをもたせて図示してある。

【００２５】前記反射鏡３は、導光板２の一端面に取付
けられている。この反射鏡３は、一端面側に開口３ａを
有する断面湾曲形状（断面Ｕ字状）をしている。この反
射鏡３の内面は、全て、光源４、５、６からの光を効率
良く導光板２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になっている。

【００２６】反射シート９は、白色の高反射率材料のシ
ートであり、アルミニウムや銀等の金属膜を蒸着等によ
り付着させたものである。アルミ、銀等の金属テープを
側面に接着しても良い。

【００２７】導光板２の表面から照射される光は、拡散
シート７を透過する。拡散シート７を通過する光は、表
面の微小な凹凸・梨子地状により散乱光となるため、光
源４、５、６自体や網点８の模様が直接見えず、全面が
均一に光る効果が得られる。

【００２８】光源４、５、６としては、赤（Ｒ）光源４
を最も導光板２寄りの１番目に配置し、緑（Ｇ）光源５
を２番目に配置し、青（Ｂ）光源６を最も奥側の３番目
に配置した。そして、光源４、５、６同士は、隙間を設
けず互いに近接させた。緑（Ｇ）光源５及び青（Ｂ）光
源６用としては、冷陰極管を用い、赤（Ｒ）光源４用と
しては、「希ガス放電管」としてのネオン（Ｎｅ）管を
用い、且つ反射鏡３の開口３ａにおける厚さ方向Ｙでの
サイズに一致する大径管にした。従って、赤（Ｒ）光源
４は、開口３ａの内面に接し、該開口３ａを塞いだ状態
になっている。また、このネオン管は、透明管にネオン
ガスを封入したものにホーニング加工を施して、全発光
表面を粗面化する光拡散部４ａを設けた構造になってい
る。尚、この光拡散部４ａも、本来ほとんど厚みのない
ものであるが、図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。ネオン管自体は、成形容易なため、
冷陰極管よりも大きな径の管を製造するのが容易であ
る。冷陰極管は、内面に塗布した蛍光体自体が発光して
緑及び青の純色が表示される構造になっている。

【００２９】次ぎに、このバックライト１の作用を説明
する。図４に示されるように、赤（Ｒ）光源４用のパル
ス波形は、デューティを１／３に設定し、他の色との同
時点灯を避けている（混色にしてしまうから）。次に、
緑（Ｇ）光源５、青（Ｂ）光源６についても、ちょうど
１／３周期ずらす形でパルスを立ち上がらせる。この実
施形態では、赤（Ｒ）光源４をネオン管にしたため、立
下がり特性が他の緑（Ｇ）光源５や青（Ｂ）光源６と同
等に小さくなり（約０．１ｍｓ程度）、発光パルスのデ
ューティー比を最大の１／３にしても赤色が他の色と重
ならず、色ムラを防止できると共に、輝度の向上を図る
ことができる。

【００３０】光源４、５、６から発生した色光は、直接
或いは反射鏡３で反射して、導光板２の端面より導光板
２内へ入射されることになるが、ネオン管である赤
（Ｒ）光源４を大径管にし且つその表面に光拡散部４ａ
を設けたため、赤（Ｒ）光源４自体から発せされる光
は、元より、他の緑（Ｇ）光源５や青（Ｂ）光源６から
発せられる光も、赤（Ｒ）光源４を透過する過程におい
て、全て光拡散部で拡散され、あたかも赤（Ｒ）光源４
から発光しているようになる。特に、光拡散部４ａを赤
（Ｒ）光源４の全発光表面に設けたため、赤（Ｒ）光源
４を透過する光は、赤（Ｒ）光源４に入る時と出る時で
２度拡散されることになる。従って、反射鏡３内におけ
る光源４、５、６の位置にバラツキがあっても、また反
射鏡３の面精度がどのようであっても、更にこの実施形
態のように光源４、５、６同士を互いに近接させても、
導光板２に対する各光源４、５、６からの光の入射条件
（入射角度など）は、一定になる。

【００３１】しかも、このようにして、導光板２内に入
った光は、網点８に当たり散乱することで、導光板２の
表面側へ反射される。導光板２の表面から出た光は、拡
散シート７で更に拡散された後、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。以上
のように、各光源４、５、６からの光が導光板２に入射
する時点で、その光の入射条件（入射角度など）が一定
になっているため、バックライト１の発光表面に色ムラ
が生じない。そのため、バックライト１の設計が容易に
なると共に、光源４、５、６や反射鏡３の組付け作業も
容易になる。

【００３２】光源４、５、６を互いに近接させて、光の
邪魔になり易い配置にしても、緑（Ｇ）光源５や青
（Ｂ）光源６から発せられる光は、赤（Ｒ）光源４の光
拡散部４ａで必ず拡散されるため、問題が生じない。ま
た、このように、光源４、５、６同士を近接させること
により、バックライト１の「額縁」になる反射鏡３の幅
を小さくすることができる。加えて、この実施形態のよ
うに、光拡散部４ａとして、赤（Ｒ）光源４の表面を直
接粗面加工すれば、拡散フィルターを巻いたりする必要
がなく、部品点数の削減になる。尚、本発明では、拡散
フィルター等の別部品を付加することも自由である。

【００３３】この実施形態では、光源４、５、６のパル
スのデューティを最大の１／３にしたが、図示せぬ液晶
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。

【００３４】図５は、この発明の第２実施形態を示す図
である。この実施形態では、それぞれ（ａ）、（ｂ）で
示すように、赤（Ｒ）光源４における導光板の面方向で
の半分領域に光拡散部４ｂ、４ｃを設けたものである。
このように半分領域だけに形成した構造にしても、他の
光源からの光は、必ず光拡散部４ｂ、４ｃを透過するた
め、拡散されて、一定の入射条件となる。

【００３５】

【発明の効果】この発明によれば、反射鏡の開口を大径
の希ガス放電管で塞いだ状態になり、その希ガス放電管
には、光拡散部が設けられているため、希ガス放電管自
体から発せされる光は、元より、他の冷陰極管から発せ
られる光も、希ガス放電管を透過する過程において、全
て光拡散部で拡散され、あたかも希ガス放電管から発光
しているようになる。従って、反射鏡内における光源の
位置にバラツキがあっても、また反射鏡の面精度がどの
ようであっても、導光板に対する各光源からの光の入射
条件（入射角度など）は、一定になり、バックライトの
表面に色ムラが生じないため、バックライトの設計が容
易になると共に、光源や反射鏡の組付け作業も容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係るカラー液晶表示
装置用のバックライトを示す断面図。

【図２】バックライトを示す分解斜視図。

【図３】反射鏡内における光の反射状態を示す拡大断面
図。

【図４】光源の管電流波形を示す図。

【図５】この発明の第２実施形態に係る光拡散部を示す
希ガス放電管の断面図。

【符号の説明】

１ バックライト ２ 導光板 ３ 反射鏡 ３ａ 開口 ４ 赤（Ｒ）光源 ４ａ、４ｂ、４ｃ 光拡散部 ５ 緑（Ｇ）光源 ６ 青（Ｂ）光源 ７ 拡散シート（拡散手段） ８ 網点 ９ 反射シート Ｘ 面方向 Ｙ 厚さ方向

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １枚の導光板の一端面に該一端面側に開
   口を有する断面形状の反射鏡を設けると共に、該反射鏡
   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
   を導光板の面方向に並べて配置し、赤（Ｒ）光源を透明
   管にガスを封入した希ガス放電管にして、他の光源を冷
   陰極管にしたカラー液晶表示装置用のバックライトであ
   って、 前記希ガス放電管を最も導光板寄りに配置し、該希ガス
   放電管を反射鏡の開口における導光板の厚さ方向でのサ
   イズに一致又は略一致する大径管にすると共に、該希ガ
   ス放電管の少なくとも導光板の面方向における半分領域
   に光拡散部を設けたことを特徴とするカラー液晶表示装
   置用のバックライト。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のカラー液晶表示装置用
   のバックライトであって、 希ガス放電管の全発光表面に光拡散部を設けたことを特
   徴とするカラー液晶表示装置用のバックライト。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のカラー液
   晶表示装置用のバックライトであって、 ３つの光源を近接状態で配置したことを特徴とするカラ
   ー液晶表示装置用のバックライト。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のカ
   ラー液晶表示装置用のバックライトであって、 希ガス放電管がネオン管であることを特徴とするカラー
   液晶表示装置用のバックライト。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のカ
   ラー液晶表示装置用のバックライトであって、 導光板の裏面に網点がドットパターンで設けられ、該網
   点の面密度が光量の減衰する範囲ほど増大していること
   を特徴とするカラー液晶表示装置用のバックライト。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載のカ
   ラー液晶表示装置用のバックライトであって、 導光板の表面に光の拡散手段を設けたことを特徴とする
   カラー液晶表示装置用のバックライト。