JP2004012747A

JP2004012747A - バックライトユニット及びそれを用いた表示装置

Info

Publication number: JP2004012747A
Application number: JP2002165261A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ebi; 海老　毅; Yozo Narutaki; 鳴瀧　陽三; Yoshitaka Koyama; 小山　義孝
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】導光板の薄型化が可能であり、かつ入射された光の発光利用効率低下を極力削減することが可能となるバックライトユニットを提供する。
【解決手段】導光板１の液晶表示素子７の背面に配置される発光部１Ｂの厚みを薄くする。具体的には、発光部１Ｂの厚みを光源２が配置される入光部１Ａの厚みｔの半分にする。そして、入光部１Ａの断面形状を５．７°≦θ≦１７．６°を満たす勾配θの傾斜面１３を有する垂直台形とする。これにより、発光部１Ｂを入光部１Ａより薄くしても光源２からの入射光を効率よく照明対象物に導くことができる。したがって、光利用効率の低下の少ない薄型のバックライトユニット６が実現できる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ等の表示装置に用いられるバックライトユニットに関するものであり、特に導光板の異型断面形状による表示装置の薄型化を目的としたバックライトユニット、及びこれを用いた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は現在広く利用されているバックライトユニット６を含む液晶表示装置２０の断面の一例図である。図７は、図６における導光板１の入光部１Ａを含む部分の拡大図である。これらの図において、液晶表示装置２０は、上面の一部が開口した外形フレーム８の内部に、導光板１を有するバックライトユニット６と、バックライトユニット６の上面に設けられた液晶表示素子７とを備えている。液晶表示素子７の表示面は外形フレーム８の開口に面して外部に臨んでいる。したがって、液晶表示素子７は、バックライトユニット６によって背後から照らされ、表示面の液晶表示を暗い場所でも見ることができるようになっている。
【０００３】
バックライトユニット６は上面が発光面となる導光板１と、導光板１下面に配置された反射板５と、導光板１の少なくとも一端に配置された光源２と、導光板１上面に配置された拡散板３と、拡散板３上面に配置され、互いが直交配置された下部レンズフィルム４ａと上部レンズフィルム４ｂからなるレンズフィルム４とからなっている。
【０００４】
このうち、導光板１はアクリル樹脂やポリカーボネートのような合成樹脂で形成され、一般的に平板もしくは楔型をしている。また、光出射面９に対向する導光板裏面１０にはドット印刷が施され出射効率を高めている。また光源２は導光板１が平板の場合には片辺もしくは２辺あるいは３辺に、楔型の場合には厚みの厚い辺に配置される。拡散板３は導光板１の光出射面９からの光を更に、拡散する乳白色のシートである。下部レンズフィルム４ａ及び上部レンズフィルム４ｂからなるレンズフィルム４は拡散板３で拡散された光に指向性を持たせるものである。
【０００５】
このように構成されたバックライトユニット６を含む液晶表示装置２０においては、光源２からの光を導光板１の内部で散乱、反射を繰り返させ、導光板１上面の出射面９から出射する。さらに光出射面９上に配置された拡散板３により、輝度の均一化を行なう。また、さらに拡散板３上に配置されたレンズフィルム４に所定の指向性を持たせて液晶表示素子７に光を入射し液晶表示を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のバックライトユニット６を用いた表示装置では、その導光板１断面形状が平板もしくは、楔型であるため、表示装置としての厚みは、導光板１の最厚部となる平板厚み、もしくは楔形状厚み部分に起因するものとなり、表示装置をそれ以上薄くすることができない。
【０００７】
また、特開平５−２４９４６１号公報によれば、図８に示すように、導光板１の発光部１Ｂから所定の勾配で上下に拡開する傾斜面１３を設けて二等辺台形の入光部１Ａを形成することにより、蛍光管１１の外径よりも導光板１全体の厚みを小さくできることが開示されている。
【０００８】
しかしながら、導光板１の上面と下面に傾斜面１３を形成する必要があるため、加工コストが上昇してしまう。また、導光板１の下面にも傾斜面１３があるため、比較的薄い発光部１Ｂの下側まで導光板１が出っ張り、省スペース化が困難であった。
【０００９】
また、特開平６−１７４９３８号公報によれば、図９に示すように、入光部１Ａ断面形状として入光面（界面Ａ）の厚み（α）と平板型の発光部１Ｂの厚み（α／３）の比が３対１となるように垂直台形に形成し、この垂直台形の斜辺に相当する傾斜面１３の勾配θを４５度近辺に設定するとともに、この傾斜面１３に反射板１２を貼り付ける構成とすることにより、導光板１の薄型化が可能であることが提案されている。
【００１０】
しかしながら、この条件に従って勾配４５°の傾斜面１３を導光板１に形成した場合、界面Ａから入射した光の大部分は傾斜面１３による反射光となり、この傾斜面１３における反射光は蛍光管１１への戻り光となる。このため界面Ｂに入射される光の強度は減衰してしまう。たとえば、導光板１の材料として屈折率ｎ＝１．５９となるポリカーボネートを使用した場合、図１０に示すように、界面Ａから入射される光の３９％しか界面Ｂを通過することができず、入射光を充分に発光に利用可能な薄型の導光板１を実現することができない。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の欠点を解消し、導光板の薄型化が可能であり、かつ入射された光の発光利用効率低下を極力削減することが可能となるバックライトユニットならびにそれを用いた表示装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
図１は、上記の目的を達成するために、導光板１の異型断面形状による薄型化を図ったバックライトユニットを示す断面図である。また、図２は、その導光板１の入光部１Ａの拡大図である。これらの図において、従来のバックライトユニットと同じ名称の部材には同じ符号を附し、その説明を省略する。
【００１３】
導光板１の入光面（界面Ａ）の厚みｔは、光源２から出射される光を効率よく入光部１Ａに入射するため、光源２の厚みと同等もしくはそれ以上を必要とする。そこで、照明対象物の背面に配置される導光板１の発光部１Ｂの厚みを光源２が配置される導光板１の入光部１Ａより薄くし、この入光部１Ａ断面形状を平板型の発光部１Ｂとは異形の垂直台形として形成し、充分な入射光量を確保するようにしている。なお、その垂直台形は、導光板１の上面側に形成された傾斜面１３を斜辺としており、上底ｔ／２、下底ｔ、高さｘで規定される形状である。
【００１４】
ところで、バックライトユニット６として効率よく光を利用するためには、導光板１の上記形状において、傾斜面１３の勾配をθとすると、
θ＝ｔａｎ^−１｛（ｔ／２）／ｘ｝
で示される関係を満たし、かつ界面Ａからの入射した光が界面Ｂを少なくとも７５％以上通過するように設定する必要がある。さらに、バックライトユニット６の外形フレーム８（図５参照）の縁幅が７ｍｍを超えないようにするため、ｘ≦５ｍｍとするのが望ましい。これらの条件を満たす勾配θの範囲は、図３に示されるグラフより５．７°≦θ≦１７．６°の範囲となる。
【００１５】
これにより、導光板１の発光部１Ｂを薄くしても、入光部１Ａの入光面の厚みが光源２外形に対応する厚みになるため、光源２から照射される光を効率よく導光板１内に入射することが可能となる。具体的には、導光板１の発光部１Ｂは入光部１Ａの１／２の薄型化を達成し、なおかつ光利用効率の低下を２５％以内に抑えることが可能なバックライトユニット６を得ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、具体的な実施例を挙げて説明する。光源２には日亜化学社製白色ＬＥＤ「ＮＳＣＷ２１５」を使用する。この白色ＬＥＤはその外形サイズが厚み１．０ｍｍ、奥行１．２ｍｍである。
【００１７】
導光板１には、入光部１Ａの垂直台形の形状が、ｔ＝１．０ｍｍ、ｘ＝３．０ｍｍであり、平板型の発光部１Ｂの厚みが０．５ｍｍであるものを使用する。このとき、傾斜面１３の勾配θは９．５°となる。この値は、上記勾配θの有効範囲である５．７°≦θ≦１７．６°に含まれるものである。さらに、導光板１の材料として屈折率ｎ＝１．５９となるポリカーボネートを使用した場合には、図４より、界面Ｂを通過する光の効率は８０．７２％となり、光の利用効率を低下させることなく導光板１の薄型化を実現することができる。
【００１８】
図５に、バックライトユニット６の導光板１発光部１Ｂの上面に液晶表示素子７を設けた液晶表示装置２０を示す。この液晶表示装置２０では、例えば、液晶表示素子７の厚みが２．３ｍｍ、レンズフィルム４の厚みが０．２２ｍｍ、拡散板３の厚みが０．１ｍｍ、反射板５の厚みが０．１ｍｍであるものを使用しており、液晶表示装置２０の全体として厚みを３．４４ｍｍまで薄型化を達成可能である。
【００１９】
ちなみに、図６に示す平板型もしくは楔型の導光板を用いた従来のバックライトユニットでは、導光板１の最大厚みがそのまま液晶表示装置２０の厚みに寄与してしまう。そのため、導光板１の最大厚みが１．０ｍｍである場合、液晶表示装置２０全体の厚みは３．９４ｍｍとなり、これ以上薄くすることができない。
【００２０】
また、図９に示す従来例における導光板１の厚みを０．５ｍｍとしたバックライトユニットを備える液晶表示装置の場合には、導光板１への光入射効率が１／２以下に低下するため、光利用効率は本発明より小さくなり、絶対輝度の大幅な低下を招くこととなる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、照明対象物の背面に配置される導光板発光部を光源が配置される入光部より薄くし、この入光部の断面形状を５．７°≦θ≦１７．６°を満たす勾配θの傾斜面を有する垂直台形とすることにより、導光板発光部を導光板入光部より薄くしても光源からの入射光を効率よく照明対象物に導くことができる。したがって、光利用効率の低下の少ない薄型のバックライトユニット及びそれを用いた表示装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るバックライトユニットの断面図である。
【図２】図１の導光板入光部の拡大図である。
【図３】上記導光板入光部の垂直台形の高さｘと界面Ｂ通過光効率、並びに、台形傾斜勾配θの関係を示すグラフである。
【図４】ポリカーボネート製の上記導光板入光部の垂直台形の高さｘと界面Ｂ通過光効率、並びに、台形傾斜勾配θの関係を示す表である。
【図５】上記バックライトユニットを含む液晶表示装置の断面図である。
【図６】従来のバックライトユニットを含む液晶表示装置の断面図である。
【図７】図３の導光板入光部の拡大図である。
【図８】特開平５−２４９４６１号公報における導光板形状を示す断面図である。
【図９】特開平６−１７４９３８号公報における導光板形状を示す拡大断面図である。
【図１０】図９の導光板による利用可能光量を示す表である。
【符号の説明】
１　　導光板
２　　光源
３　　拡散板
４ａ　下部レンズフィルム
４ｂ　上部レンズフィルム
５　　反射板
６　　バックライトユニット
７　　液晶表示素子
８　　外形フレーム
９　　光出射面
１０　導光板裏面
１３　傾斜面
２０　液晶表示装置

Claims

上面が発光面となる導光板と、前記導光板の少なくとも１辺に配置された光源と、前記導光板の下面に設けられた反射板と、前記導光板の上面に設けられた拡散板と、前記拡散板上面に設けられた一枚又は複数枚のレンズフィルムとを備えたバックライトユニットにおいて、照明対象物の背面に配置される導光板発光部の厚みを光源が配置される導光板入光部より薄くし、この導光板入光部の断面形状を
５．７°≦θ≦１７．６°
を満たす勾配θの傾斜面を有する垂直台形としたことを特徴とするバックライトユニット。
前記導光板発光部の厚みを前記導光板入光部の入光面の厚みの１／２としたことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
前記導光板は、ポリカーボネートから成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライトユニット。
請求項１〜３のいずれかに記載のバックライトユニットを用いた表示装置であって、前記導光板発光部の上面に表示素子を設けたことを特徴とする表示装置。