JP2002040420A - 液晶表示装置用バックライトおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶パネルへの出射光量が大きく、高輝度な
液晶表示装置の実現を可能とする液晶表示装置用バック
ライトを提供する。 【解決手段】 円筒状光源１と、これに平行な入射端面
２０と、液晶パネルに平行に配置される出光面２１と、
これに平行な底面２２とを有した平板状の導光板であっ
て、底面２２にはこの底面から導光板３の内部方向への
深さが入射端面２０からの距離によって変化し、かつ、
入射端面２０に沿う方向に延びる複数のくさび状反射溝
４と、くさび状反射溝４が連続して形成されないように
くさび状反射溝４を分断する帯状の分断平坦部５とが設
けられるとともに、出光面２１には入射端面２０に直交
する方向にその複数本の稜線が延びるプリズム状凹凸部
６が設けられている導光板３と、導光板３の入射端面２
０と円筒状光源１を包囲するように導光板３の端部に配
置された拡散反射リフレクタ２とを備える。

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、透過型の液晶表
示装置に使用される液晶表示装置用バックライトおよび
これを用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の液晶表示装置用バック
ライトの構成を示す断面図である。（例えば、松本正一
編「液晶ディスプレイ技術」（産業図書）ｐ．２５５） 図において、１０１は冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ： C
old Cathode Flurescent Lamp）、１０２は反射鏡（鏡
面反射リフレクタ）、１０３は導光板、１０７は反射シ
ート、１１０は光を広く放射状に散乱する反射用白色ド
ットパターン、１１１は配向分布を整えるプリズムシー
ト、１１２は配向ムラ除去用の散乱シート、１２０は入
射端面、１２１は導光板１０３の出光面、１２２は導光
板１０３の底面である。図１２に示すように、円筒状の
光源である冷陰極蛍光ランプ１０１からの光が導光板１
０３の入射端面１２０から入光し、底面１２２と出光面
１２１との間で全反射を繰返しながら、出光面１２１か
ら出射される。

【０００３】その際に、導光板１０３の底面１２２に形
成された反射用白色ドットパターン１１０に光が当たる
と、光は散乱されて底面１２２から導光板１０３の外へ
出射される。導光板１０３の底面１２２から出射した光
は、反射シート１０７で反射され底面１２２に入射し、
さらに、このような全反射を繰返しながら出光面１２１
から出射される。導光板１０３の出光面１２１から出射
した光は、１枚または２枚のプリズムシート１１１によ
って配光分布を整えられ、散乱シート１１２で細かな配
光むらを取り除き、その上部（即ち、バツクライト前
方）に配置された図示しない液晶表示装置の液晶パネル
を照射する。

【０００４】冷陰極蛍光ランプ１０１を発した光には、
導光板１０３の入射端面１２０に向かう光と、導光板１
０３に直ちに向かわずに冷陰極蛍光ランプ１０１の周囲
を覆っている反射鏡（鏡面反射リフレクタ）１０２に直
接向かう光がある。このうち、導光板１０３の方向に出
射して導光板１０３の端面に達した光のうち、入射角が
ある一定の角度（臨界角）より大きい光成分はスネルの
法則に従って、導光板端面にて全反射する。また、入射
角が臨界角より小さい成分の光でも、全ての光が導光板
１０３内に入射するのではなく一部反射する光も存在す
る。

【０００５】一方、図１２に示した液晶表示装置用バッ
クライトでは、光を取り出すために反射用白色ドットパ
ターン１１０を用いて光を散乱させるため、導光板１０
３からの出射直後には広い角度に広がった配光分布を持
ち、必ずしも視認方向にのみ光が向いているわけではな
い。従って、１枚または複数枚の高価なプリズムシート
１１１を配置し、この光集光効果によって視認方向に偏
った配光分布に調整する必要があり、装置が高価となる
ばかりか、部材の数も増え、組立工程も複雑となってい
た。

【０００６】そのため、例えば、特開平１０−２８２３
４２号公報では、図１３に示したようなプリズム光学素
子一体型導光板が提案された。図１３において、１０３
は導光板、１０４は導光板１０３の底面に形成されたく
さび（楔）状反射溝、１０６は導光板１０３の出光面に
形成されたプレズム状凹凸部、１２０は入射端面であ
る。図１３に示すように、導光板１０３は、入射端面１
２０が延びる方向に平行に延びると共に、導光板１０３
の深さ方向にくさび状に穿たれた空間である複数のくさ
び状反射溝１０４と、その複数本の平行な稜線が入射端
面１２０と直交する方向に延びるプリズム状凹凸部１０
６とを備えている。

【０００７】入射端面１２０から導光板１０３に入射し
た光は、導光板１０３内を全反射を繰返しながら伝播す
る。その際、くさび状反射溝１０４の入射端面１２０側
の斜面に当った光は、その斜面によって上方に反射さ
る。反射された光は全反射条件が崩れており、全反射す
ることなく出光面（導光板１０３の上面）から出射し、
出光面のプリズム状凹凸部１０６により、配光分布が狭
められる。このような構成をとることによって、高価な
プリズムシートを付加することなく、出射光の配光分布
を制御できる。なお、このような構成の場合、導光板１
０３の各位置にわたって出射光の強度分布を均一に制御
するためには、くさび状反射溝１０４の形状を導光板内
の位置に応じて制御することが必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】冷陰極蛍光ランプ１０
１を発した光のうち導光板１０３に直接入射しない方向
に向かった光は、反射鏡（鏡面反射リフレクタ）１０２
で反射される。このとき、光の全成分が１００％反射す
るのではなく、一部は吸収され光の減衰が起きる。ま
た、反射鏡（鏡面反射リフレクタ）１０２や導光板１０
３の入射端面１２０で反射した光の一部は、冷陰極蛍光
ランプ１０１に入射し蛍光面で散乱される。しかし、こ
こでも一部は吸収され、光の減衰が生じる。

【０００９】このように、冷陰極蛍光ランプ１０１を発
した光の全成分が導光板１０３の入射端面１２０に入射
するのではなく、導光板１０３に入射する前に反射鏡
（鏡面反射リフレクタ）１０２および冷陰極蛍光ランプ
１０１の蛍光面での反射を繰返すことにより光の損失を
受け、導光板１０３への光の入射効率が低下するという
問題が生じていた。即ち、光源部に鏡面反射リフレクタ
を用いた従来の液晶表示装置用バックライトでは、導光
板への光の入射効率が低下するので、高輝度でコントラ
スト比が高い表示画面を有した液晶表示装置を得ること
が困難であった。

【００１０】また、図１３に示したような従来のプリズ
ム光学素子一体型導光板を用いた液晶表示装置用バック
ライトは、くさび状反射溝１０４が規則的に配列（形
成）されていたので、空間的な出射光強度分布を均一に
制御するためには、光反射をするくさび状反射溝１０４
の形状を導光板１０３内の位置に対応して制御する必要
があり、導光板１０３の光入射部付近では高さ数μｍ程
度の極めて微細な溝を形成する必要があった。また、く
さび状反射溝は、入射端面と平行な方向には均一に形成
されるため、この方向の空間分布の制御が非常に難しく
なっていた。即ち、図１３に示したような従来のプリズ
ム光学素子一体型導光板を用いたバックライトは、均一
な空間分布および適正な配向分布を得るためにはプリズ
ム加工に高精度を要する。

【００１１】さらに、従来のプリズム光学素子一体型導
光板を用いたバックライトでは、導光板１０３の表面
（出光面）および底面のそれぞれにプリズム状の溝（即
ち、プリズム状凹凸部１０６およびくさび状反射溝１０
４）が規則的に形成されているので、これら表裏面のプ
リズムの間でモアレ縞が発生したり、これらプリズムと
導光板１０３の上方い配置される液晶パネルのマトリッ
クス状に規則正しく配置されている画素との間でモアレ
縞を発生することがあり、液晶パネルで表示される画面
において輝度の均一性が低下したり、表示むらが生じ
て、表示品位が低下する問題点があった。

【００１２】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、光源から出射された光が高効率で導
光板へ入射され、液晶パネルへの出射光量が大きく、高
輝度な液晶表示装置の実現を可能とする液晶表示装置用
バックライトを提供することを目的とす。さらに、均一
な空間分布および適正な配向分布を得るとともに、プリ
ズム構造によるモアレを低減し、高輝度、かつ、表示む
らのない高品位な液晶表示装置用バックライトおよびこ
れを用いた高輝度な液晶表示装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置用バックライトは、液晶パネル表示のための光照射に
用いられる光を供給す円筒状光源と、円筒状光源の軸に
平行に沿う側方の入射端面と、液晶パネルに対向して平
行に配置される出光面と、出光面に平行に対面する底面
とを有した平板状の導光板であって、底面にはこの底面
から導光板の内部方向への深さが入射端面からの距離に
よって変化し、かつ、入射端面に沿う方向に延びる複数
のくさび状反射溝と、くさび状反射溝が上記入射端面に
沿う方向に連続して形成されないようにくさび状反射溝
が延びる方向と交差する方向に延びてくさび状反射溝を
分断する帯状の分断平坦部とが設けられるとともに、出
光面には入射端面に直交する方向にその複数本の稜線が
延びるプリズム状凹凸部が設けられている導光板と、導
光板の入射端面と円筒状光源を包囲するように導光板の
端部に配置された拡散反射リフレクタとを備えたもので
ある。

【００１４】また、本発明に係る液晶表示装置用バック
ライトは、導光板のプリズム状凹凸部の上方に配置さ
れ、導光板の入射端面と平行な方向に進む出射光を散乱
させる異方性散乱板をさらに備えたものである。

【００１５】また、本発明に係る液晶表示装置用バック
ライトは、導光板の底面に形成されたくさび状反射溝の
円筒状光源の軸に平行な方向のピッチをＡ、くさび状反
射溝の上記円筒状光源の軸に垂直な方向のピッチを
Ａ’、導光板の出光面に形成されたプリズム状凹凸部の
ピッチをＢ、液晶パネルの画素の円筒状光源の軸に平行
な方向のピッチをＣ、液晶パネルの画素の円筒状光源の
軸に垂直な方向のピッチをＣ’としたとき、プリズムピ
ッチ比Ａ：Ｂ、Ｃ：ＡおよびＣ’：Ａ’をそれぞれモア
レ発生レベルが低い所定の範囲内に設定したものであ
る。

【００１６】また、本発明に係る液晶表示装置は、請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置用バッ
クライトを備えたことを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本実施の
形態による液晶表示装置用バックライトの構成を模式的
に示す斜視図である。図１において、１は液晶パネル表
示のための光照射に用いられる光を供給する円筒状（棒
状）の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、２は拡散反射リ
フレクタ、３は導光板、４はくさび状反射溝、５は帯状
の分断平坦部、６はプリズム状凹凸部、７は反射シー
ト、１５は溝間平坦部、２０は入射端面、２２は底面で
ある。なお、拡散反射リフレクタ２の内面は、白色の拡
散反射を特徴とする反射部材、例えば、拡散反射フィル
ム等で覆われている。

【００１８】また、図２は、図１に示した液晶表示装置
用バックライトの導光板３に設けられたくさび状反射溝
４の構造を説明するための図であり、図２（ａ）は導光
板３に設けられたくさび状反射溝４の底面図、図２
（ｂ）は導光板３に設けられたくさび状反射溝４の入射
端面に沿う方向から見た正面図である。なお、図２にお
いて、２４はくさび状反射溝４の入射側（即ち、入射端
面２０側）の斜面であって、入射端面２０から入射され
た光の一部を反射する。また、２１はくさび状反射溝４
の入射側の斜面２４で反射された光が出射される出光面
である。

【００１９】くさび状反射溝４は、入射側の斜面２４の
傾き角度αが４５°、出射側の斜面の角度が８５°とな
っている。また、くさび状反射溝４の間隔ピッチは２０
０μｍであり、溝の深さは最小５０μｍ、最大１６０μ
ｍで、円筒状光源である冷陰極蛍光ランプ１から離れる
にしたがって深くなっている。ここで、「深さ」とは、
底面２２からくさび状反射溝４の先端までの導光板の内
部方向への距離をさす。

【００２０】導光板３は、底面２２において、くさび状
反射溝４が延びる方向（即ち、入射端面２０と平行な方
向）に直交してくさび状反射溝を分断する帯状の分断平
坦部５と、くさび状反射溝の間の溝間平坦部１５を備
え、また、底面２２に近接して反射シート７を有してい
る。そして、図２（ａ）より明らかなように、帯状の分
断平坦部５の幅は入射端面２０から遠ざかるほど漸減し
ている。さらに、導光板３は、出光面２１にプリズム状
凹凸部６を有し、プリズム状凹凸部６の凸部のプリズム
の頂角βは１００°、凹部の溝間ピッチは１８０μｍで
ある。

【００２１】冷陰極蛍光ランプ１から出射した光は、直
接、導光板３の入射端面２０に向かうか、または拡散反
射リフレクタ２で反射して導光板３の入射端面２０に入
射し、導光板３の底面２２および出光面２１において全
反射を繰り返して伝播する。その際、くさび状反射溝４
の入射側の斜面２４にあたった光は、上方（即ち、出光
面２１方向）に反射される。くさび状反射溝４は、部分
的に帯状の分断平坦部５で分断されているため、分断平
坦部５を通過する光は、そのまま導光板３内を伝播し、
帯状の分断平坦部５で分断されるくさび状反射溝４の幅
を適宜調整することにより光出射量の空間分布を制御で
きる。反射面（即ち、くさび状反射溝４の入射側の斜面
２４）で反射された光は、全反射条件が崩れて、出光面
２１から出射される。また、出光面２１ではプリズム状
凹凸部６により配光分布が狭められる。

【００２２】図３は、冷陰極蛍光ランプ１（ＣＣＦＬ）
より導光板３に入射した直後の導光板３内を伝播する光
の角度分布のシュミレーション結果例を示す図である。
図３（ａ）は光の強度の角度分布を、また、図３（ｂ）
は角度の取り方の模式図である。冷陰極蛍光ランプ１の
軸と導光板面とを含むＣＣＦＬ平行面内の各方向、およ
び同軸に直交するＣＣＦＬ垂直面内の各方向、の両方向
において、導光板内を導光板に沿って直進する方向であ
る０°を中心とした対象な分布になっている。ＣＣＦＬ
平行面内の角度およびＣＣＦＬ平行面内の角度ととも
に、原点０°は導光板内を導光板に沿って直進する方向
であり、共通している。

【００２３】このような光が、くさび状反射溝４によっ
て反射される場合、くさび状反射溝４は導光板３の底面
２２に配置されているため、くさび状反射溝４によって
反射されるのは、図３（ｂ）に示されるように、ＣＣＦ
Ｌ垂直面内で角度が０°以下の光が大半となる。それ以
外の光は導光板の上面である出光面２１で反射して、０
°以下の角度となった後に、くさび状反射溝４に到達す
る。

【００２４】さらに、図４は、くさび状反射溝４の作用
を説明するための図であり、図４に示すように、くさび
状反射溝４で反射されるのは、全反射条件を満たす入射
角でくさび状反射溝４に入射する光だけで、それ以外の
光の大半はくさび状反射溝４を透過し、導光板内を伝播
し続ける。くさび状反射溝４の入射側の斜面２４の角度
αが４５°の場合、導光板３を構成する一般的な材料
（例えば、アクリル板）の屈折率ｎは１．５程度である
ので、斜面２４の垂線に対して約４０°以下の入射角度
で入射する光は全反射しない。

【００２５】図４に示すように、斜面角度αが４５°の
斜面２４に入射する、導光板３内を０°以下の角度で進
む光のうち０°からー５°の範囲の光だけが反射され、
導光板３の出光面２１からほぼ垂直に出射される。この
ため、くさび状反射溝４によって導光板３から出射され
る光の冷陰極蛍光ランプ１の垂直面内（即ち、ＣＣＦＬ
垂直面内）における角度分布は視認方向にのみ高い強度
を有する配光特性になる。

【００２６】図５は、出光面２１の上面に形成されたプ
リズム状凹凸部６の作用を説明するための図である。出
光面２１からの出射光のうち出光面２１に対して傾いた
大部分の光は、図５に示すように出光面２１のプリズム
状凹凸部６によって、より出光面２１に垂直な方向に屈
折されて出射する。出光面２１に対して垂直に近い光
は、プリズム状凹凸部６により導光板３側に反射される
が、導光板３の下方に配置されている反射シート７によ
り散乱反射され、再度異なる角度で出光面２１に入射
し、出光面２１に対して垂直に近い角度で出射される。
これにより、プリズム状凹凸部６は、導光板３の出光面
２１から出射される光の角度を、より出光面２１に対し
て垂直に近い角度に集光して出射する効果を持つことに
なる。

【００２７】この効果によって、冷陰極蛍光ランプ１に
平行な面内における光の角度分布も、出光面２１に垂直
な方向に集光された配光特性をもつ。このように、導光
板３の出光面２１の上面に形成されたプリズム状凹凸部
６および底面２２に形成されたくさび状反射溝４の効果
により、プリズムシート等の光学素子を付加することな
く出光面に垂直な方向に偏った、視認するのに適正な配
光分布の光を出射できる。

【００２８】なお、本実施の形態による液晶表示装置用
バックライトが最も特徴とするところは、冷陰極蛍光ラ
ンプ１から出射された光が高効率で導光板３に入射され
るように、従来の鏡面反射リフレクタに代わり、拡散反
射リフレクタ２を用いたことある。拡散反射リフレクタ
２は、図１にから明らかなように導光板３の入射端面２
０と円筒状（棒状）の冷陰極蛍光ランプ１を包囲するよ
うに、導光板３の入射端面２０側の端部を挟んで固定し
て配置され、その内面は白色の拡散反射を特徴とする反
射部材（例えば、拡散反射フィルム等）で形成されてい
る。そのため、内面が鏡面反射する鏡面反射リフレクタ
に比べて、導光板３の入射端面２０に垂直に入射する光
の成分が多くなり、導光板３の出光面２１から出射され
る光の量（すなわち、液晶パネルに照射される光の量）
も多くなる。

【００２９】ここで、図６は鏡面反射リフレクタを用い
た従来の液晶表示装置用バックライトの出光面の中央部
における出射光の輝度・角度分布（計算値）を示す図で
あり、また、また、図７は拡散反射リフレクタ２を用い
た本実施の形態による液晶表示装置用バックライトの出
光面２１の中央部における出射光の輝度・角度分布（計
算値）を示す図である。図６および図７において、横軸
の「角度」とは、出光面２１の中央部における法線（即
ち、出光面２１に対して垂直な線）に対する角度を示し
ている。そして、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）１に対
して垂直方向の角度に対する輝度分布の計算結果を「Ｃ
ＣＦＬ垂直計算」、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）１に
対して平行方向の角度に対する輝度分布の計算結果を
「ＣＣＦＬ平行計算」として示している。

【００３０】図６と図７の比較より明らかなように、拡
散反射リフレクタ２を用いた本実施の形態による液晶表
示装置用バックライトは従来の鏡面反射リフレクタを用
いた液晶表示装置用バックライトに比べて、出光面２１
の中央部における法線方向の輝度（即ち、角度が０に近
い範囲の輝度）は、略１０００ｃｄ／ｍ²から１５００
ｃｄ／ｍ²へと、ほぼ５０％向上していることが判る。
即ち、拡散反射リフレクタ２を用いた本実施の形態によ
る液晶表示装置用バックライトを用いることにより、液
晶パネル表示画面の輝度を大幅に向上することが可能と
なる。なお、図６と図７は出光面の中央部における出射
光の輝度・角度分布（計算値）を示すしたものである
が、中央部に限らず、出光面全体において同様の傾向が
ある。

【００３１】また、図８は、鏡面反射リフレクタを用い
た従来の液晶表示装置用バックライトと拡散反射リフレ
クタ２を用いた本実施の形態による液晶表示装置用バッ
クライトの出射光の空間分布、即ち、冷陰極蛍光ランプ
（ＣＣＦＬ）１からの距離と出光面２１からの出射光量
の関係をシミュレーションした結果を示したものであ
る。図８から明らかなように、拡散反射リフレクタを用
いても鏡面反射リフレクタを用いた場合と空間分布上の
特性的にはほとんど差がなく、問題のないことが判っ
た。

【００３２】以上説明したように、本実施の形態１によ
る液晶表示装置用バックライトは、液晶パネル表示のた
めの光照射に用いられる光を供給す円筒状光源（即ち、
冷陰極蛍光ランプ）１と、この円筒状光源の軸に平行に
沿う側方の入射端面２１と、液晶パネルに対向して平行
に配置される出光面２１と、出光面２１に平行に対面す
る底面２２とを有した平板状の導光板であって、底面２
２にはこの底面から導光板３の内部方向への深さが入射
端面２０からの距離によって変化し、かつ、入射端面２
０に沿う方向に延びる複数のくさび状反射溝４と、くさ
び状反射溝４が入射端面２０に沿う方向に連続して形成
されないようにくさび状反射溝４が延びる方向と交差す
る方向に延びてくさび状反射溝４を分断する帯状の分断
平坦部５とが設けられるとともに、出光面２１には入射
端面２０に直交する方向にその複数本の稜線が延びるプ
リズム状凹凸部６が設けられている導光板３と、導光板
３の入射端面２０と円筒状光源１を包囲するように導光
板３の端部に配置された拡散反射リフレクタ２とを備え
ている。

【００３３】従って、導光板３の出光面２１の上面に形
成されたプリズム状凹凸部６および底面２２に形成され
たくさび状反射溝４の効果により、プリズムシート等の
光学素子を付加することなく出光面に垂直な方向に偏っ
た、視認するのに適正な配光分布の光を出射できるとと
もに、拡散反射リフレクタ２を用いたことにより、導光
板３の入射端面２０に垂直に入射する光の成分が多くな
り、導光板３の出光面２１から出射される光の量（すな
わち、液晶パネルに照射される光の量）も多くなり、液
晶パネル表示画像の大幅な高輝度化も図れる。

【００３４】実施の形態２．前述の実施の形態１による
液晶表示装置用バックライトによれば、液晶パネルに対
して適正な配光分布の光を出射できるともに、拡散反射
リフレクタを用いたことによりその光量も大幅に増加で
き、液晶表示画面の高輝度化も図れる。しかし、導光板
３の出光面２１および底面２２にプリズム状の溝（即
ち、プリズム状凹凸部６およびくさび状反射溝４）が規
則的に形成されているので、表裏面（即ち、出光面およ
び底面）のプリズムの間でモアレ縞が発生したり、これ
らプリズムと導光板３の上方に配置される液晶パネルの
マトリックス状に規則正しく配置されている画素との間
でモアレ縞画発生することがあり、液晶パネルで表示さ
れる画面で輝度の均一性が低下したり、表示むらが生じ
て、表示品位が低下する可能性があった。本実施の形態
は、実施の形態１による効果（即ち、出射光量の増大）
に加えて、さらにこのような不具合の発生（即ち、モア
レの発生）を確実に防止するためになされたものであ
る。

【００３５】図９は、実施の形態２による液晶表示装置
用バックライトの構成を模式的に示す斜視図である。図
９において、１は液晶パネル表示のための光照射に用い
られる光を供給する円筒状（棒状）の冷陰極蛍光ランプ
（ＣＣＦＬ）、２は拡散反射リフレクタ、３は導光板、
４はくさび状反射溝、５は帯状の分断平坦部、６はプリ
ズム状凹凸部、７は反射シート、８は異方性散乱板、１
５は溝間平坦部、２０は入射端面、２２は底面である。
本実施の形態では、図１に示した実施の形態１の構成に
おいて、さらに、異方性散乱板８を導光板３の上方（即
ち、導光板３の図示しない液晶パネル側）に近接して、
入射端面２０と平行な方向に進む光のみを散乱させるよ
うにしたことを特徴とする。このことにより、出射光の
角度分布の狭い入射面（即ち、入射端面２０）と垂直な
方向の角度分布を広げないため、輝度を低下させること
なく、異方性散乱板８の上方に配置された液晶パネルの
観察面にモアレパターンを発生させることがなく、良好
な画質を実現できる。

【００３６】以上説明したように、本実施の形態２によ
る液晶表示装置用のバックライトは、前述の実施の形態
１の構成に加えて、さらに、導光板３のプリズム状凹凸
部６の上方に配置され、導光板３の入射端面２０と平行
な方向に進む出射光を散乱させる異方性散乱板８を備え
たものである。その結果、拡散反射リフレクタ２の作用
により導光板３への光の入射効率が大幅に高められて出
光面２１から液晶パネルに照射される光量が大幅に増加
して、表示画面の高輝度化が図れるとともに、くさび状
反射溝４の斜面２４による反射と、プリズム状凹凸部６
の出光面による集光効果とにより、導光板単体のみで適
正な配光分布をもつ光を出射でき、導光板３から出射さ
れる光の強度の空間分布を、くさび状反射溝４の深さを
入射端面からの距離に応じて変化させることによって調
整できる。

【００３７】さらに、本実施の形態では出光面２１の上
方に異方性散乱板８が配置されているので、この異方性
散乱板８によって入射端面と平行な方向の光のみを散乱
させて、出射光角度分布の狭い入射端面と垂直な方向の
角度分布を広げず、導光板３の上下面の規則的なプリズ
ム列（即ち、出光面２１に形成されたプリズム状凹凸部
６および底面２２に形成されたくさび状反射溝４）およ
び液晶パネル画素の周期構造に起因して発生するモアレ
による表示むらを輝度の低減なく大幅に抑制できる。ま
た、このような液晶表示装置用バックライトを用いるこ
とにより、表示画面の高輝度化が大幅に図れるととも
に、モアレも低減できる高品位な液晶表示装置を実現で
きる。

【００３８】実施の形態３．前述の実施の形態１による
液晶表示装置用バックライトによれば、液晶パネルに対
して適正な配光分布の光を出射できるともに、拡散反射
リフレクタを用いたことによりその光量も大幅に増加で
き、液晶表示画面の高輝度化も図れる。しかし、導光板
３の出光面２１および底面２２にプリズム状の溝（即
ち、プリズム状凹凸部６およびくさび状反射溝４）が規
則的に形成されているので、表裏面のプリズムの間でモ
アレ縞が発生したり、これらプリズムと導光板３の上方
に配置される液晶パネルのマトリックス状に規則正しく
配置されている画素との間でモアレ縞画発生することが
あり、液晶パネルで表示される画面で輝度の均一性が低
下したり、表示むらが生じて、表示品位が低下する可能
性があった。本実施の形態は、実施の形態１による効果
（即ち、出射光量の増大）に加えて、さらにこのような
不具合の発生（即ち、モアレの発生）を確実に防止する
ために、上述の実施の形態２とは異なる他の実現方法を
提供するものである。

【００３９】図１０は、実施の形態３による液晶表示装
置用バックライトの構成を模式的に示す斜視図である。
図において、１は液晶パネル表示のための光照射に用い
られる光を供給する円筒状（棒状）の冷陰極蛍光ランプ
（ＣＣＦＬ）、２は拡散反射リフレクタ、３は導光板、
４はくさび状反射溝、５は帯状の分断平坦部、６はプリ
ズム状凹凸部、７は反射シート、１５は溝間平坦部、２
０は入射端面、２２は底面、５０は液晶パネル、５１は
液晶パネルにマトリックス状に規則正しく配置された複
数の画素である。

【００４０】ところで、モアレパターンの発生は、くさ
び状反射溝４のピッチ（反射プリズムピッチ）、プリズ
ム状凹凸部６のピッチ（集光プリズムピッチ）および画
素５１のピッチ等に密接に関係していることが光学シミ
ュレーションおよび実験から判明した。実験は、例え
ば、対角３１ｃｍ（１２．１型）で解像度がＳＶＧＡ
（画素数は水平８００、垂直６００）の液晶パネルを用
いた液晶表示装置において、バックライトのくさび状反
射溝４のピッチ、プリズム状凹凸部６のピッチ、および
画素５１のピッチがどのような条件に対して液晶パネル
の観察面にモアレパターンが発生するのか否かを観察す
ることにした。

【００４１】ここで、図１０に示すように、くさび状反
射溝４の冷陰極蛍光ランプ１の軸に平行な方向（即ち、
入射端面２０と平行な方向）のピッチをＡ、冷陰極蛍光
ランプ１の軸に垂直な方向のピッチをＡ’、プリズム状
凹凸部６のピッチをＢ、液晶パネル５０の画素５１の冷
陰極蛍光ランプ１に平行な方向のピッチをＣ、冷陰極蛍
光ランプ１の軸に垂直な方向のピッチをＣ’とする。そ
して、図１１に示すように、２４種類のサンプル（サン
プルＮｏ．１〜Ｎｏ．２４）を作成し、それぞれについ
て液晶パネル表示面での画像におけるモアレレベルを観
察した。

【００４２】図１１において、モアレパターンが強く生
じているサンプルは×印（特に強いものは××）、弱い
ものには◎印、両者の中間程度のものには△印をモアレ
レベルの評価結果として記入している。図１１に示した
観察結果から明らかなように、モアレレベルの評価が良
好な結果を得ているものは、反射プリズムピッチ（即
ち、くさび状反射溝４のピッチ）と画素のピッチの比
Ｃ：ＡまたはＣ’：Ａ’が、１：１．４または１：１．
５４の場合だけである。さらに、反射プリズムと画素の
ピッチがこの条件を満てしていても、反射プリズムピッ
チ（即ち、くさび状反射溝４のピッチ）と集光プリズム
ピッチ（即ち、ブリズム状凹凸部６のピッチ）の比Ａ：
Ｂが１：４や１：５のように、両者のピッチが整数倍の
ときはモアレが目立つ。

【００４３】従って、モアレの影響を低減できるのは、
Ｃ：Ａ、Ｃ’：Ａ’が１：１．４、または１：１．５４
であって、かつ、Ａ：Ｂの比も同時に１：４４や１：５
５といった、１：Ｎ＋０．３付近から１：Ｎ＋０．６付
近（Ｎは整数）の範囲になければならないことが判っ
た。この結果から、Ａ：Ｂ、Ｃ：ＡおよびＣ’：Ａ’が
いずれも１：整数＋０．３〜０．６の範囲に入る場合
が、モアレを低減できる条件と考えられる。

【００４４】上述のモアレを低減できる条件を一般化し
て、 Ａ：Ｂ ＝１：［（Ｎ＋０．３）〜（Ｎ＋０．
６）］、 Ｃ：Ａ ＝１：［（Ｍ＋０．３）〜（Ｍ＋０．
６）］、 Ｃ’：Ａ’＝１：［（Ｋ＋０．３）〜（Ｋ＋０．６）］ の範囲内であれば、モアレパターンの発生を抑止でき
る。ここで、Ｎ、Ｍ、Ｋは整数（０、１、２、
３．．．）である。ただし、Ｎ、Ｍ、Ｋの値は大きくす
ると溝加工が困難となり、小さくするとモアレが発生し
やすくなるため、実用的には０から５程度の範囲が望ま
しい。

【００４５】以上説明したように、本実施の形態による
液晶表示装置用のバックライトは、前述の実施の形態１
の構成に加えて、さらに、導光板３の底面２２に形成さ
れたくさび状反射溝４の円筒状光源１（即ち、冷陰極蛍
光ランプ１）の軸に平行な方向のピッチをＡ、くさび状
反射溝４の上記円筒状光源１の軸に垂直な方向のピッチ
をＡ’、導光板３の出光面２１に形成されたプリズム状
凹凸部６のピッチをＢ、液晶パネル５０の画素５１の円
筒状光源１の軸に平行な方向のピッチをＣ、液晶パネル
５０の画素５１の円筒状光源１の軸に垂直な方向のピッ
チをＣ’としたとき、プリズムピッチ比Ａ：Ｂ、Ｃ：Ａ
およびＣ’：Ａ’をそれぞれモアレ発生レベルが低い所
定の範囲内に設定したものである。

【００４６】その結果、拡散反射リフレクタ２の作用に
より導光板３への光の入射効率が大幅に高められて出光
面２１から液晶パネルに照射される光量が増加し、表示
画面の高輝度化が図れるとともに、くさび状反射溝４の
斜面２４による反射と、プリズム状凹凸部６の出光面に
よる集光効果とにより、導光板単体のみで適正な配光分
布をもつ光を出射でき、導光板３から出射される光の強
度の空間分布を、くさび状反射溝４の深さを入射端面か
らの距離に応じて変化させることによって調整できる。

【００４７】さらに、本実施の形態ではプリズムピッチ
比Ａ：Ｂ、Ｃ：ＡおよびＣ’：Ａ’をそれぞれモアレ発
生レベルが低い所定の範囲内に設定したことにより、高
価なプリズムシートや異方性散乱板等を用いることなく
導光板３の上下面の規則的なプリズム列（即ち、出光面
２１に形成されたプリズム状凹凸部６および底面２２に
形成されたくさび状反射溝４）および液晶パネル画素の
周期構造に起因して発生するモアレによる表示むらを輝
度の低減なく抑制できる。

【００４８】また、このような液晶表示装置用バックラ
イトを用いることにより、表示画面の高輝度化が大幅に
図れるとともに、異方性散乱板等を用いることなくモア
レも低減でき、高品位な液晶表示装置を安価に実現でき
る。

【００４９】

【発明の効果】本発明による液晶表示装置用バックライ
トは、液晶パネル表示のための光照射に用いられる光を
供給す円筒状光源と、円筒状光源の軸に平行に沿う側方
の入射端面と、液晶パネルに対向して平行に配置される
出光面と、出光面に平行に対面する底面とを有した平板
状の導光板であって、底面にはこの底面から導光板の内
部方向への深さが入射端面からの距離によって変化し、
かつ、入射端面に沿う方向に延びる複数のくさび状反射
溝と、くさび状反射溝が入射端面に沿う方向に連続して
形成されないようにくさび状反射溝が延びる方向と交差
する方向に延びてくさび状反射溝を分断する帯状の分断
平坦部とが設けられるとともに、出光面には入射端面に
直交する方向にその複数本の稜線が延びるプリズム状凹
凸部が設けられている導光板と、導光板の入射端面と円
筒状光源を包囲するように導光板の端部に配置された拡
散反射リフレクタとを備えたので、分断平坦部によって
分断されたくさび状反射溝による反射と、プリズム状凹
凸部による集光効果により、プリズムシート等を用いず
に導光板のみで均一な空間分布および適正な配向分布を
有する光を出射できるとともに、拡散反射リフレクタを
用いたことにより、導光板の入射端面に入射する光の量
を多くすることが可能となり、その結果導光板の出光面
から出射される光の量（すなわち、液晶パネルに照射さ
れる光の量）も多くなり、液晶パネル表示画像の大幅な
高輝度化も図れるという効果がある。

【００５０】また、本発明による液晶表示装置用バック
ライトは、導光板のプリズム状凹凸部の上方に配置さ
れ、上記導光板の入射端面と平行な方向に進む出射光を
散乱させる異方性散乱板をさらに備えたので、プリズム
シート等を用いずに導光板のみで均一な空間分布および
適正な配向分布を有する光を出射でき、また、導光板の
出光面から出射される光の量を多して液晶パネル表示画
像の大幅な高輝度化が図れるとともに、さらに導光板の
プリズム構造によるモアレ発生を確実に低減できるとい
う効果がある。

【００５１】また、本発明による液晶表示装置用バック
ライトは、導光板の底面に形成されたくさび状反射溝の
円筒状光源の軸に平行な方向のピッチをＡ、上記くさび
状反射溝の上記円筒状光源の軸に垂直な方向のピッチを
Ａ’、上記導光板の出光面に形成されたプリズム状凹凸
部のピッチをＢ、液晶パネルの画素の上記円筒状光源の
軸に平行な方向のピッチをＣ、上記液晶パネルの画素の
上記円筒状光源の軸に垂直な方向のピッチをＣ’とした
とき、プリズムピッチ比Ａ：Ｂ、Ｃ：ＡおよびＣ’：
Ａ’を、それぞれモアレ発生レベルが低い所定の範囲内
に設定したので、プリズムシート等を用いずに導光板の
みで均一な空間分布および適正な配向分布を有する光を
出射でき、また、導光板の出光面から出射される光の量
を多して液晶パネル表示画像の大幅な高輝度化が図れる
とともに、さらに導光板のプリズム構造によるモアレ発
生を異方性散乱板等を用いることなく低減できるという
効果がある。

【００５２】また、本発明による液晶表示装置は、請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置用バッ
クライトを備えたので、高輝度・高品位な表示画面を有
した液晶表示装置を安価に提供できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１による液晶表示装置用バックラ
イトの構成を模式的に示す斜視図である。

【図２】 実施の形態１による液晶表示装置用バックラ
イトの導光板に設けられたくさび状反射溝の構造を説明
するための図である。

【図３】 導光板の入射端面付近における入射光の角度
シミュレーション結果を示す図である。

【図４】 くさび状反射溝の作用を説明するための図で
ある。

【図５】 プリズム状凹凸部の作用を説明するための図
である。

【図６】 鏡面反射リフレクタを用いた液晶表示装置用
バックライトの出射光の輝度・角度分布を示す図であ
る。

【図７】 本実施の形態による液晶表示装置用バックラ
イトの出射光の輝度・角度分布を示す図である。

【図８】 リフレクタの種類の違いと出射光量の空間分
布の関係を説明する図である。

【図９】 実施の形態２による液晶表示装置用バックラ
イトの構成を模式的に示す斜視図である。

【図１０】 実施の形態３による液晶表示装置用バック
ライトの構成を模式的に示す斜視図である。

【図１１】 プリズムピッチおよび画素ピッとチとモア
レレベルの観察結果を示す図表である。

【図１２】 従来の液晶表示装置用バックライトの概略
構成を示す断面図である。

【図１３】 従来のプリズム光学素子一体型導光板の構
造を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 冷陰極蛍光ランプ(円筒状光源) ２ 拡散反射
リフレクタ ３ 導光板 ４ くさび状
反射溝 ５ 帯状分断平坦部 ６ プリズム
状凹凸部 ７ 反射シート ８ 異方性散
乱板 １５ 溝間平坦部 ２０ 入射端
面 ２１ 出光面 ２２ 底面 ２４ 入射側斜面 ５０ 液晶パ
ネル ５１ 画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹川 智弘 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 飛田 敏男 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA14Z FA21Z FA23Z FA31Z FA42Z FC14 FD06 LA13 LA18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネル表示のための光照射に用いら
   れる光を供給す円筒状光源と、 上記円筒状光源の軸に平行に沿う側方の入射端面と、上
   記液晶パネルに対向して平行に配置される出光面と、上
   記出光面に平行に対面する底面とを有した平板状の導光
   板であって、上記底面にはこの底面から導光板の内部方
   向への深さが上記入射端面からの距離によって変化し、
   かつ、上記入射端面に沿う方向に延びる複数のくさび状
   反射溝と、上記くさび状反射溝が上記入射端面に沿う方
   向に連続して形成されないように上記くさび状反射溝が
   延びる方向と交差する方向に延びて上記くさび状反射溝
   を分断する帯状の分断平坦部とが設けられるとともに、
   上記出光面には上記入射端面に直交する方向にその複数
   本の稜線が延びるプリズム状凹凸部が設けられている導
   光板と、 上記導光板の入射端面と上記円筒状光源を包囲するよう
   に上記導光板の端部に配置された拡散反射リフレクタと
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置用バックライ
   ト。
2. 【請求項２】 導光板のプリズム状凹凸部の上方に配置
   され、上記導光板の入射端面と平行な方向に進む出射光
   を散乱させる異方性散乱板をさらに備えたことを特徴と
   する請求項１に記載の液晶表示装置用バックライト。
3. 【請求項３】 導光板の底面に形成されたくさび状反射
   溝の円筒状光源の軸に平行な方向のピッチをＡ、上記く
   さび状反射溝の上記円筒状光源の軸に垂直な方向のピッ
   チをＡ’、上記導光板の出光面に形成されたプリズム状
   凹凸部のピッチをＢ、液晶パネルの画素の上記円筒状光
   源の軸に平行な方向のピッチをＣ、上記液晶パネルの画
   素の上記円筒状光源の軸に垂直な方向のピッチをＣ’と
   したとき、プリズムピッチ比Ａ：Ｂ、Ｃ：Ａおよび
   Ｃ’：Ａ’を、それぞれモアレ発生レベルが低い所定の
   範囲内に設定したことを特徴とする請求項１に記載の液
   晶表示装置用バックライト。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   液晶表示装置用バックライトを備えたことを特徴とする
   液晶表示装置。