JP2004288570A - Backlight and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Backlight and liquid crystal display device using the same Download PDF

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JP2004288570A JP2003082118A JP2003082118A JP2004288570A JP 2004288570 A JP2004288570 A JP 2004288570A JP 2003082118 A JP2003082118 A JP 2003082118A JP 2003082118 A JP2003082118 A JP 2003082118A JP 2004288570 A JP2004288570 A JP 2004288570A
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剛志 森野
Yoshinori Motomiya
佳典 本宮
Masataka Shirato
昌孝 白土
Masatoshi Hirono
方敏 廣野
Masahiko Akiyama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a backlight capable of maintaining even luminance and achieving light utiliizing efficiency same with that of a planar backlight, even if the backlight is curved. <P>SOLUTION: A back light 12 comprises a light guide plate 22 made of transparent member; a reflection sheet 23 disposed on a rear face of the light guide plate 22; a light-distribution control sheet 24 disposed on a front face of the light guide plate 22; and a line-like light source 21 disposed near to at least one end face of the light guide plate 22. The light guide plate 22 has a curved section on at least a part thereof, the thickness D of the light guide plate 22 and the curvature radius R of the curved section satisfies the condition of D/R<0.5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミニコン、ラジカセ等のオーディオ機器、携帯電話等の通信機器、または自動車の運転機器等において機器の動作状態を表示するディスプレイ装置、あるいは駅や街頭等において広告やニュース等を表示するディスプレイ装置に用いられるバックライト及びそれを用いた液晶ディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ミニコン、ラジカセ等のオーディオ機器、携帯電話等の通信機器、または自動車の速度、エンジン回転数等を操作・制御する運転機器等において、機器の多機能化、インテリジェント化に合わせて、操作する使用者にその機器の動作状態を効率よく表示するディスプレイ装置が注目されている。
【０００３】
また、駅や街頭等、多くの人が集まるところにある、文字表示板や広告表示板等のディスプレイ装置は、昔からある手書きの告知板、印刷ポスターから、ＬＥＤ、プラズマディスプレイ等による文字あるいはモザイクパターンの表示になり、静止状態から緩やかな動きにそして素早い動きのあるものに改良されてきている。
【０００４】
なかでも、液晶（ＬＣＤ）を用いた透過型表示装置は、省電力、薄型という利点があり、これまでの表示装置であった蛍光表示管、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイ（いわゆる７セグメント等）から入れ替わりつつある。
【０００５】
その中でも、最近においては可撓性をもつ液晶パネルも存在し、土台の面形状を気にすることなくディスプレイを設置できるようになりつつある。
【０００６】
従来の技術として、湾曲した形状の表示装置を実現する照明装置としては、特開平１１−８６６２０号公報（特許文献１）に記載のようなものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−８６６２０号公報（第２−４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術は、被照射物の前面に配置する照明装置であり、透明体で成型された導光板のみで被照射物を照明しなければならないという制限がある。このため、導光板により照明光として取り出せる光量に限界がある。この照明装置を液晶ディスプレイ等のバックライトとして用いた場合においては、視認性を向上するために、ディスプレイ全体の明るさを確保しようとすると、十分に光量の大きい発光装置を用いなければならず、消費電力が大きくなってしまうという問題があった。また、照明の配光は導光板に形成した拡散形状に依存してしまうため、配光のコントロールが十分にできないという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、透明な部材からなる導光板と、前記導光板の背面に設置された反射シートと、前記導光板の前面に配置された配光制御シートと、前記導光板の少なくとも一端面に近接して配置された線状光源とを備えたバックライトにおいて、前記導光板は、少なくとも一部に湾曲部分をもち、該導光板の厚さＤと該湾曲部分の曲率半径Ｒが、Ｄ／Ｒ＜０．５の条件を満たすことを特徴とするバックライトを提供する。
【００１０】
また、本発明では、バックライトと可撓性を備えた液晶パネルとを備えた液晶ディスプレイ装置であって、前記バックライトは、透明な部材からなる導光板と、前記導光板の背面に設置された反射シートと、前記導光板の前面に配置された配光制御シートと、前記導光板の少なくとも一端面に近接して配置された線状光源とを備え、前記導光板は、少なくとも一部に湾曲部分をもち、該導光板の厚さＤと該湾曲部分の曲率半径Ｒが、Ｄ／Ｒ＜０．５の条件を満たすことを特徴とする液晶ディスプレイ装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳述する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る液晶ディスプレイ装置の斜視図である。図１に示した液晶ディスプレイ装置１０は、液晶パネル１１、湾曲バックライト１２を備えている。
【００１２】
液晶パネル１１は、薄く可撓性を備えたガラス基板と、そのガラス基板上に集積された液晶素子および駆動回路とを備えた液晶パネルである。液晶パネル１１そのものも可撓性を備えた液晶パネルとなっている。
【００１３】
次に、本発明の特徴をなす湾曲した形状のバックライト１２について述べる。図２はバックライト１２の分解した状態を示した斜視図である。バックライト１２は、線状光源２１、湾曲した導光板２２、反射シート２３、および配光制御シート２４を備えている。
【００１４】
線状光源２１は、例えば冷陰極管をリフレクターにより包囲した光源装置や、ＬＥＤなどの微小発光素子を直線状に多数配置したアレイ状光源装置を、所要に応じて用いればよい。
【００１５】
導光板２２は、透明な部材を成型することにより製作される導光板である。ここで透明な部材としては、例えばアクリルやアートンなどを用いればよい。導光板２２の構成の詳細は図３に断面図として示した。導光板２２は、光入射面３１、光出射面３２、散乱マーク３３から構成される。散乱マーク３３は、円形や角形のドット印刷等を施す手段や、導光体面を加工した凹凸や溝を設ける手段が考えられ、これらを所要に応じて用いればよい。
【００１６】
反射シート２３は、前面をＡｌ若しくはＡｇ等の金属蒸着によりミラー面にしたものや、光高反射特性を有する樹脂を一体成型にしたものであってよい。
【００１７】
配光制御シート２４は、光拡散化のための手段を透明な樹脂を材料とするシートに施したものである。ここで光拡散化のための手段としては、シート内部に光拡散性の物質を混入したり、屈折率の異なる微小体を混入したものでもよく、またシート表面を粗面化したり、光拡散性の物質の皮膜を形成したものでもよい。また配光制御シート２４としては、特定の方向に集光する機能を有するプリズムシート等を光拡散シートの代わりに適宜用いるか、または、プリズムシート等を光拡散シートとともに使用するようにしてもよい。
【００１８】
バックライト１２の機能について、図３を参照しながら説明する。線状光源２１より発せられた光は、光入射面３１より導光板内部に入射し、導光板内部で全反射を繰り返しながら伝搬する。その伝搬している間に散乱マーク３３に衝突した光は、光出射面３２の方向に拡散あるいは反射され、光出射面３２より出射される。
【００１９】
また散乱マーク３３に衝突し、拡散された光のなかには、光出射面３２から出射されるのではなく、導光板２２の裏面から漏れ出す光が存在する。そのような漏れ出し光は、反射シート２４によって反射され、導光板２２を通過し、光出射面３２から出射される。光出射面３２により出射した光は、配光制御シート２４により、拡散あるいは、特定の方向に偏向される。この光が液晶パネル１１を、裏面から照明することになる。
【００２０】
ここで、散乱マーク３３を線状光源２１に近い領域では、密度が疎になるようにし、線状光源２１から遠ざかるにつれて、密度が密になるように配置しておけば、湾曲したバックライト１２を一様な輝度を持つ光源装置にすることができる。
【００２１】
またバックライト１２に用いる導光板２２としては、図４に示したように導光体２２とは屈折率の異なる材料を用いた微小体３７を、その内部に混入させた構成にしてもよい。この場合、線状光源２１より発せられた光は、光入射面３１より導光板内部に入射し、導光板内部の側面ではで全反射をうけ、反射を繰り返しながら伝搬する。そして伝播している間に、微小体３７に１回または複数回衝突し、導光体２２の側面での全反射条件が崩れる光が発生する。その光の中で、光出射面３２より出射された光が、照明光となり対象物を照明する。導光体２２の内部における微小体３７の配列のさせ方は、ランダムに配置させてもよく、特定の配列をもって配置させてもよい。また、線状光源２１に近いところでは微小体の密度を低くし、線状光源２１から遠ざかるにつれて徐々に密度が高くなるような配置でもよい。これらの配置を所要に応じて選択し、また場合によっては組み合わせてもよい。
【００２２】
この微小体３７を混入させた導光板２２を用いる場合は、導光板の裏面から出射してしまう光の量が、散乱マーク３３を設置した導光板２２よりも多くなるため、反射シート２３はより有効な手段となる。
【００２３】
さらには、湾曲バックライト１２を光利用効率の良いバックライトとするために、導光板２２の厚さＤと曲率半径Ｒの関係は、Ｄ／Ｒ＜０．５となるのが好ましい。これは一定の長さを持つ湾曲導光板において、伝搬率を０．８以上に保つための条件である。ここで伝搬率とは、光源から発生させた光量と、光源とは反対側の導光体端面から出射した光量の比により定義した値で、湾曲したことによる漏れ出し光の少なさを示す数値である。
【００２４】
また、より効率を良くするためには、Ｄ／Ｒ＜０．２とするのが好ましい。このようにすることで、湾曲した形状においても伝搬率を０．９５以上に保つことができる。これらの条件は、計算機を用いた光学シミュレーションにより導出したものである。
【００２５】
ここで用いた光学シミュレーションは、光線追跡とモンテカルロ法を用いたシミュレーションである。このシミュレーションの概要を、図３を参照しながら説明する。シミュレーションの光学系モデルは、図３に示した線状光源２１と導光板２２により構成されるバックライト１２とほぼ同様であるが、散乱マーク３３や微小体３７は存在しないというモデルである。線状光源装置のモデルは、完全拡散の円筒面光源とそれを囲い込むようなＵ字断面の筒型反射鏡である。この反射鏡の開口面が導光板２２の光入射面３１に密着するように、線状光源２１は導光板２２に設置されている。伝搬率の計算では、線状光源２１から光線を多数発生させ、導光板２２内部に光入射面３１から入射し、光入射面３１とは反対側の側面３６に到達する光線本数をカウントすることにより行う。もし導光板がほぼ直線に近い形状であれば、光入射面３１から入射した光線は、導光板内部の壁面に衝突しても全反射をうけながら導光体内部で伝搬し、側面３６に到達する。しかし、導光体を湾曲させ、その曲率半径Ｒを小さくしていくと、全反射をうけない光線が徐々に増加し、側面３６に到達しない光線が増えてくる。これはすなわち伝搬率が減少することを意味している。また側面３６に到達する光線本数は、導光板の厚さＤにも依存し変化する。
【００２６】
以上のような光学シミュレーションを、さまざまな条件のもとで繰り返し行うことにより、Ｄ／Ｒに対する伝搬率を計算した。この計算結果より求められたＤ／Ｒに対する伝搬率の変化をプロットしたグラフを図５に示す。図５によれば、湾曲導光板１２の厚さＤと曲率半径Ｒの比Ｄ／Ｒが０．２以下であれば伝搬率が０．９５以上に保たれ、０．５以下であれば伝搬率が０．８以上に保たれることが分かる。Ｄ／Ｒが０．５以上では、Ｄ／Ｒが増加するとともに伝搬率が減少し、光利用効率が良く一様な輝度を持つバックライトを実現する導光板として機能しなくなってしまう。
（第２の実施の形態）
図６（ａ）は本発明に係るバックライトの断面図である。本実施形態では、バックライト１２は、線状光源２１、可撓性を持つ導光板２２、反射シート２３、および配光制御シート２４により構成される。導光板２２は可撓性を持つために、図６（ｂ）のようにバックライト１２を湾曲したバックライトとして用いることができる。
【００２７】
線状光源２１は、本実施形態においても例えば冷陰極管をリフレクターにより包囲した光源装置や、ＬＥＤなどの微小発光素子を直線状に多数配置したアレイ状光源装置を、所要に応じて用いればよい。
【００２８】
反射シート２３は、前面をＡｌ若しくはＡｇ等の金属蒸着によりミラー面にしたものや、光高反射特性を有する樹脂を一体成型にしたものであってよい。
【００２９】
配光制御シート２４は、光拡散化のための手段を透明な樹脂を材料とするシートに施したものである。ここで光拡散化のための手段としては、シート内部に光拡散性の物質を混入したり、屈折率の異なる微小体を混入したものでもよく、またシート表面を粗面化したり、光拡散性の物質の皮膜を形成したものでもよい。また配光制御シート２４としては、特定の方向に集光する機能を有するプリズムシート等を光拡散シートの代わりに適宜用いるか、または、プリズムシート等を光拡散シートとともに使用するようにしてもよい。
【００３０】
導光板２２は、透明性の高い材料、例えばアクリルやアートンなどにより形成されている。導光板２２は可撓性を持つようにするために、その厚さＤを１ｍｍ以下、さらに望ましくは０．５ｍｍ以下とする。ここで例にあげた導光板２２に用いられる透明性の高い材料は、硬質の材料である。材料の硬さを示す値としてヤング率があるが、このヤング率は各材料に固有の値であり、材料によって異なった値となる。しかし、アクリルやアートンなど透明性の高い材料は、一般的にヤング率が高く、そのため硬質となり可撓性を持たせるのが困難である。しかし導光板４３の厚さＤを１ｍｍ以下とすることで、可撓性を持たせることができる。
【００３１】
導光板２２は、上記した第１の実施の形態と同様に、光入射面３１、光出射面３２、散乱マーク３３から構成される。また、導光板２２とは屈折率の異なる材料を用いた微小体３７を、その内部に混入させた構成にしてもよい。
【００３２】
さらに、バックライト１２が光利用効率の良いバックライトとするために、導光板２２の厚さＤと曲率半径Ｒの関係は、Ｄ／Ｒ＜０．５となるのが好ましい。これは一定の長さを持つ湾曲導光板において、伝搬率を０．８以上に保つための条件である。ここで伝搬率とは、第１の実施の形態における説明において示した定義と同様である。より効率を良くするためには、Ｄ／Ｒ＜０．２とするのが好ましい。このようにすることで、湾曲した形状においても伝搬率を０．９５以上に保つことができる。
【００３３】
この導光板２２を用いることにより、バックライト１２は湾曲の曲率を所定範囲内で自由に選択できるフレキシブルなバックライトとして用いることができる。また、バックライト１２と可撓性を持つ液晶パネルとを組み合わせることにより、湾曲の曲率を所定範囲内で自由に選択できるフレキシブルな液晶ディスプレイとして用いることができる。
（第３の実施の形態）
図７（ａ）は本発明に係るバックライトの断面図である。本実施形態では、バックライト１２は、線状光源２１と、可撓性を持つ導光板２２ａおよび導光体２２ｂにより構成される。導光板２２ａおよび導光板２２ｂは可撓性を持つために、図７（ｂ）のようにバックライト１２を湾曲したバックライトとして用いることができる。
【００３４】
導光板２２ａおよび導光板２２ｂの材料ならびに構成は、第２の実施の形態に用いた導光板と同様のものである。したがって、それぞれの導光板の厚さＤ１とＤ２はともに、１ｍｍ以下にする。しかし、厚さＤ１とＤ２が同じ値である必要はない。上側にある導光体２２ａの機能は、第２の実施の形態と同様である。光入射面３２ａから入射した光は、散乱マーク３３ａによって散乱され、光出射面３１ａから導光板外部へ出射する。
【００３５】
下側にある導光板２２ｂでも、光は同様の過程を経て光出射面３１ｂから導光体外部へ出射する。しかし上側に導光板２２ａがあるため、その出射した光は導光体２２ａが導光体２２ｂと接する接面３４ａから導光板２２ａの内部に入射する。そして導光体２２ａを横断する形で通過し、光出射面３１ａから導光板２２ａ外部に出射する。
【００３６】
この実施の形態においても、導光板２２ｂの裏面から漏れ出す光が存在する。そのような漏れ出し光は、反射シート２４によって反射され、導光板２２ａおよび導光板２２ｂを通過し、光出射面３２ａから出射される。光出射面３２ａにより出射した光は、配光制御シート２４により、拡散あるいは、特定の方向に偏向される。この光が液晶パネル１１を、裏面から照明することになる。
【００３７】
このように導光板２２ａと導光板２２ｂを、重ね合わせて用いると、線状光源装置２１から発せられる光をより多く導光板内部に伝搬させることができるため、光の利用効率を向上させることができる。光の利用効率が高いために、より輝度の高いバックライト１２を実現することができる。
【００３８】
導光体２２ａと導光体２２ｂは重ね合わされているが、接着により張り合わせるような固定はしない。このように固定しないようにし、互いの接面が摺り合う摺動接面としておく。これによりバックライト１２全体としては可撓性が損なわれることはなく、フレキシブルなバックライトとして用いることができる。
【００３９】
線状光源２１は、本実施形態においても例えば冷陰極管をリフレクターにより包囲した光源装置や、ＬＥＤなどの微小発光素子を直線状に多数配置したアレイ状光源装置を、所要に応じて用いればよい。
【００４０】
反射シート２３は、前面をＡｌ若しくはＡｇ等の金属蒸着によりミラー面にしたものや、光高反射特性を有する樹脂を一体成型にしたものであってよい。
【００４１】
配光制御シート２４は、光拡散化のための手段を透明な樹脂を材料とするシートに施したものである。ここで光拡散化のための手段としては、シート内部に光拡散性の物質を混入したり、屈折率の異なる微小体を混入したものでもよく、またシート表面を粗面化したり、光拡散性の物質の皮膜を形成したものでもよい。また配光制御シート２４としては、特定の方向に集光する機能を有するプリズムシート等を光拡散シートの代わりに適宜用いるか、または、プリズムシート等を光拡散シートとともに使用するようにしてもよい。
【００４２】
本実施形態では、バックライト１２を図７（ａ）のように導光板を２枚用いる構成の説明をしたが、本発明は導光板の枚数によって制限されものでなく、３枚以上の構成にしてもよい。
【００４３】
本実施形態のようにバックライト１２を構成すれば、高い輝度をもち湾曲の曲率を所定範囲内で自由に選択できるフレキシブルなバックライトとして用いることができる。またバックライト１２と可撓性を持つ液晶パネルとを組み合わせることにより、高い輝度をもち湾曲の曲率を所定範囲内で自由に選択できるフレキシブルな液晶ディスプレイとして用いることができる。
【００４４】
以上、本発明を、実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００４５】
例えば、前記の例のように液晶パネルが凹面となるような湾曲ディスプレイ装置ではなく、逆に図８に示すように液晶パネルが凸面となるような液晶ディスプレイ装置でもよい。
【００４６】
また、図９のように湾曲した線状光源２５を用いて、その光源を導光板２２の湾曲に沿った側面に設置するような形態でもよい。
【００４７】
また、バックライト１２の全体が湾曲しているわけではなく、図１０に示したバックライト１２のように、その一部において湾曲部３５を持つ構成にしてもよい。この場合も、湾曲バックライト１２が光利用効率の良いバックライトとするためには、導光板２２の厚さＤと湾曲部３５における曲率半径Ｒの関係は、Ｄ／Ｒ＜０．５となるのが好ましい。さらに効率を良くするためには、Ｄ／Ｒ＜０．２とするのがより好ましい。
【００４８】
また上記した実施形態においては、線状光源装置を片側の側面に設置していたが、バックライト１２の輝度を向上させるため線状光源装置を複数の側面に取り付けてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、円柱の側面などの湾曲した面に取り付けられるバックライトを得ることができる。このバックライトは、湾曲していても一様な輝度を保つことができ、また平面状のバックライトと同じ光利用効率を実現するものである。
【００５０】
また、このバックライトと可撓性を持つ液晶パネルを組み合わせることにより、円柱の側面などの湾曲した面に取り付けられる液晶ディスプレイ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶ディスプレイ装置の実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明に係るバックライトの実施形態を示す斜視図。
【図３】第１の実施形態におけるバックライトを示す断面図。
【図４】第１の実施形態におけるバックライトを示す断面図。
【図５】導光板の伝搬率の変化を表すグラフ。
【図６】第２の実施形態におけるバックライトを示す断面図。
【図７】第２の実施形態におけるバックライトを示す断面図。
【図８】本発明に係る液晶ディスプレイ装置の変形例を示す斜視図。
【図９】本発明に係る液晶ディスプレイ装置の変形例を示す斜視図。
【図１０】本発明に係るバックライトの変形例を示す斜視図。
【符号の説明】
１０：液晶ディスプレイ装置
１１：液晶パネル
１２：バックライト
２１：線状光源
２２：導光板
２３：反射シート
２４：配光制御シート
３１：光出射面
３２：光入射面
３３：散乱マーク
３４：接面
３５：湾曲部
３６：側面
３７：微小体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device for displaying an operation state of a device in an audio device such as a minicomputer, a radio-controlled cassette player, a communication device such as a mobile phone, or a driving device of a car, or a display for displaying an advertisement or news at a station or a street. The present invention relates to a backlight used for a device and a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, audio equipment such as minicomputers and radio-cassettes, communication equipment such as mobile phones, and driving equipment that controls and controls the speed, engine speed, etc. of automobiles, etc., are operated in accordance with multifunctional and intelligent equipment. 2. Description of the Related Art A display device that efficiently displays the operation state of a device to a user has attracted attention.
[0003]
In addition, display devices such as character display boards and advertisement display boards at places where many people gather, such as at stations and streets, use characters or mosaics using LED, plasma display, etc. from traditional handwritten notice boards and printed posters. The display of patterns has been improved from static to gentle and fast.
[0004]
Above all, a transmissive display device using a liquid crystal (LCD) has advantages of power saving and thinness, and a fluorescent display tube and an array of light emitting diodes (LEDs) (so-called 7-segment etc.) which have been conventional display devices. Is being replaced.
[0005]
Among them, recently, there is a liquid crystal panel having flexibility, and it is becoming possible to install a display without worrying about the surface shape of the base.
[0006]
2. Description of the Related Art As a conventional technique, there is a lighting device that realizes a display device having a curved shape as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-86620 (Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-11-86620 (pages 2-4, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique is a lighting device arranged in front of an object to be irradiated, and has a limitation that the object to be irradiated must be illuminated only by a light guide plate molded of a transparent body. Therefore, there is a limit to the amount of light that can be extracted as illumination light by the light guide plate. In the case where this lighting device is used as a backlight of a liquid crystal display or the like, in order to improve the visibility, in order to secure the brightness of the entire display, a light emitting device having a sufficiently large light amount must be used. There is a problem that power consumption increases. Further, since the light distribution of the illumination depends on the diffusion shape formed on the light guide plate, there is a problem that the light distribution cannot be sufficiently controlled.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a light guide plate made of a transparent member, a reflection sheet installed on the back of the light guide plate, a light distribution control sheet disposed on the front of the light guide plate, In a backlight including a linear light source disposed in proximity to at least one end surface of the light guide plate, the light guide plate has a curved portion at least in part, and has a thickness D of the light guide plate and a thickness of the curved portion. Provided is a backlight characterized in that a curvature radius R satisfies a condition of D / R <0.5.
[0010]
Further, according to the present invention, there is provided a liquid crystal display device including a backlight and a liquid crystal panel having flexibility, wherein the backlight is provided on a light guide plate made of a transparent member and on a back surface of the light guide plate. Reflective sheet, a light distribution control sheet disposed on the front surface of the light guide plate, and a linear light source disposed close to at least one end surface of the light guide plate, the light guide plate is at least partially A liquid crystal display device having a curved portion, wherein a thickness D of the light guide plate and a radius of curvature R of the curved portion satisfy a condition of D / R <0.5.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a liquid crystal display device according to the present invention. The liquid crystal display device 10 shown in FIG. 1 includes a liquid crystal panel 11 and a curved backlight 12.
[0012]
The liquid crystal panel 11 is a liquid crystal panel including a thin and flexible glass substrate, and a liquid crystal element and a driving circuit integrated on the glass substrate. The liquid crystal panel 11 itself is also a liquid crystal panel having flexibility.
[0013]
Next, the backlight 12 having a curved shape, which is a feature of the present invention, will be described. FIG. 2 is a perspective view showing an exploded state of the backlight 12. The backlight 12 includes a linear light source 21, a curved light guide plate 22, a reflection sheet 23, and a light distribution control sheet 24.
[0014]
As the linear light source 21, for example, a light source device in which a cold cathode tube is surrounded by a reflector, or an array light source device in which a number of small light emitting elements such as LEDs are linearly arranged may be used as required.
[0015]
The light guide plate 22 is a light guide plate manufactured by molding a transparent member. Here, as the transparent member, for example, acrylic or Arton may be used. The details of the configuration of the light guide plate 22 are shown in a sectional view in FIG. The light guide plate 22 includes a light incident surface 31, a light exit surface 32, and a scattering mark 33. The scattering mark 33 may be a means for printing a circle or a square dot or the like, or a means for forming irregularities or grooves formed by processing the light guide surface, and these may be used as necessary.
[0016]
The reflection sheet 23 may have a front surface made into a mirror surface by vapor deposition of metal such as Al or Ag, or may be made by integrally molding a resin having high light reflection characteristics.
[0017]
The light distribution control sheet 24 is obtained by applying means for diffusing light to a sheet made of a transparent resin. Here, as a means for light diffusion, a light diffusing substance may be mixed into the sheet, or a minute body having a different refractive index may be mixed. May be formed by forming a film of the above substance. Further, as the light distribution control sheet 24, a prism sheet or the like having a function of condensing light in a specific direction may be appropriately used instead of the light diffusion sheet, or a prism sheet or the like may be used together with the light diffusion sheet. .
[0018]
The function of the backlight 12 will be described with reference to FIG. Light emitted from the linear light source 21 enters the inside of the light guide plate from the light incident surface 31 and propagates while repeating total reflection inside the light guide plate. The light that collides with the scattering marks 33 during the propagation is diffused or reflected in the direction of the light exit surface 32 and is emitted from the light exit surface 32.
[0019]
In the light that has collided with the scattering mark 33 and is diffused, there is light that does not exit from the light exit surface 32 but leaks from the back surface of the light guide plate 22. Such leaked light is reflected by the reflection sheet 24, passes through the light guide plate 22, and is emitted from the light emission surface 32. The light emitted from the light emission surface 32 is diffused or deflected by the light distribution control sheet 24 in a specific direction. This light illuminates the liquid crystal panel 11 from the back.
[0020]
Here, if the scattering marks 33 are arranged in a region close to the linear light source 21 so as to have a low density, and as the distance from the linear light source 21 is increased, the density becomes higher. Can be a light source device having uniform luminance.
[0021]
Further, as shown in FIG. 4, the light guide plate 22 used for the backlight 12 may have a configuration in which a minute body 37 made of a material having a different refractive index from the light guide 22 is mixed therein. In this case, the light emitted from the linear light source 21 enters the inside of the light guide plate from the light incident surface 31, undergoes total reflection on the side surface inside the light guide plate, and propagates while repeating reflection. During the propagation, the light collides with the minute body 37 once or a plurality of times, and light is generated in which the condition of the total reflection on the side surface of the light guide 22 is broken. Of the light, the light emitted from the light emission surface 32 becomes illumination light and illuminates the target. The arrangement of the microscopic bodies 37 inside the light guide 22 may be arranged at random or may be arranged with a specific arrangement. Alternatively, the arrangement may be such that the density of the microscopic body is reduced near the linear light source 21 and the density gradually increases as the distance from the linear light source 21 increases. These arrangements may be selected as necessary and may be combined in some cases.
[0022]
In the case of using the light guide plate 22 into which the minute bodies 37 are mixed, the amount of light emitted from the back surface of the light guide plate is larger than that of the light guide plate 22 provided with the scattering marks 33. It is an effective means.
[0023]
Further, in order to make the curved backlight 12 a backlight with good light use efficiency, the relationship between the thickness D of the light guide plate 22 and the radius of curvature R is preferably D / R <0.5. This is a condition for keeping the propagation coefficient at 0.8 or more in a curved light guide plate having a fixed length. Here, the transmissivity is a value defined by the ratio of the amount of light generated from the light source to the amount of light emitted from the end face of the light guide opposite to the light source. It is.
[0024]
In order to improve the efficiency, it is preferable to set D / R <0.2. By doing so, it is possible to maintain the transmission rate at 0.95 or more even in a curved shape. These conditions are derived by optical simulation using a computer.
[0025]
The optical simulation used here is a simulation using ray tracing and the Monte Carlo method. An outline of this simulation will be described with reference to FIG. The simulation optical system model is almost the same as the backlight 12 configured by the linear light source 21 and the light guide plate 22 illustrated in FIG. 3, but does not include the scattering marks 33 and the minute bodies 37. The model of the linear light source device is a perfectly diffused cylindrical surface light source and a U-shaped cylindrical reflector that surrounds the light source. The linear light source 21 is installed on the light guide plate 22 such that the opening surface of the reflecting mirror is in close contact with the light incident surface 31 of the light guide plate 22. In the calculation of the transmissivity, a number of light rays are generated from the linear light source 21 and are incident on the inside of the light guide plate 22 from the light incident surface 31, and the number of light rays reaching the side surface 36 opposite to the light incident surface 31 is counted. Performed by If the light guide plate has a substantially linear shape, the light ray incident from the light incident surface 31 propagates inside the light guide while undergoing total reflection even when it collides with the wall surface inside the light guide plate, and reaches the side surface 36. I do. However, as the light guide is curved and its radius of curvature R is reduced, the number of rays that do not undergo total reflection gradually increases, and the number of rays that do not reach the side surface 36 increases. This means that the propagation rate decreases. The number of light beams reaching the side surface 36 also changes depending on the thickness D of the light guide plate.
[0026]
By repeating the optical simulation as described above under various conditions, the transmission ratio for D / R was calculated. FIG. 5 is a graph plotting the change in the transmissivity with respect to the D / R obtained from the calculation result. According to FIG. 5, if the ratio D / R of the thickness D of the curved light guide plate 12 to the radius of curvature R is 0.2 or less, the propagation rate is maintained at 0.95 or more, and if it is 0.5 or less, the propagation rate is maintained. It can be seen that the ratio is kept at 0.8 or higher. If the D / R is 0.5 or more, the D / R increases and the propagation rate decreases, and the D / R does not function as a light guide plate that realizes a backlight with good light use efficiency and uniform brightness.
(Second embodiment)
FIG. 6A is a cross-sectional view of the backlight according to the present invention. In the present embodiment, the backlight 12 includes a linear light source 21, a flexible light guide plate 22, a reflection sheet 23, and a light distribution control sheet 24. Since the light guide plate 22 has flexibility, the backlight 12 can be used as a curved backlight as shown in FIG. 6B.
[0027]
As the linear light source 21, in the present embodiment, for example, a light source device in which a cold cathode tube is surrounded by a reflector, or an array light source device in which a number of small light emitting elements such as LEDs are linearly arranged may be used as necessary. .
[0028]
The reflection sheet 23 may have a front surface made into a mirror surface by vapor deposition of metal such as Al or Ag, or may be made by integrally molding a resin having high light reflection characteristics.
[0029]
The light distribution control sheet 24 is obtained by applying means for diffusing light to a sheet made of a transparent resin. Here, as a means for light diffusion, a light diffusing substance may be mixed into the sheet, or a minute body having a different refractive index may be mixed. May be formed by forming a film of the above substance. Further, as the light distribution control sheet 24, a prism sheet or the like having a function of condensing light in a specific direction may be appropriately used instead of the light diffusion sheet, or a prism sheet or the like may be used together with the light diffusion sheet. .
[0030]
The light guide plate 22 is formed of a highly transparent material, for example, acrylic or ARTON. In order to make the light guide plate 22 flexible, the thickness D is set to 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less. The highly transparent material used for the light guide plate 22 mentioned here is a hard material. The Young's modulus is a value indicating the hardness of a material, and the Young's modulus is a value unique to each material, and varies depending on the material. However, highly transparent materials such as acrylic and arton generally have a high Young's modulus and are therefore hard and difficult to have flexibility. However, flexibility can be imparted by setting the thickness D of the light guide plate 43 to 1 mm or less.
[0031]
The light guide plate 22 includes a light incident surface 31, a light exit surface 32, and a scattering mark 33, as in the first embodiment. Further, a configuration may be adopted in which a minute body 37 using a material having a different refractive index from the light guide plate 22 is mixed therein.
[0032]
Furthermore, in order for the backlight 12 to be a backlight having good light use efficiency, the relationship between the thickness D of the light guide plate 22 and the radius of curvature R is preferably D / R <0.5. This is a condition for keeping the propagation coefficient at 0.8 or more in a curved light guide plate having a fixed length. Here, the propagation rate is the same as the definition shown in the description of the first embodiment. For better efficiency, it is preferable to set D / R <0.2. By doing so, it is possible to maintain the transmission rate at 0.95 or more even in a curved shape.
[0033]
By using the light guide plate 22, the backlight 12 can be used as a flexible backlight in which the curvature of curvature can be freely selected within a predetermined range. In addition, by combining the backlight 12 and a liquid crystal panel having flexibility, the backlight 12 can be used as a flexible liquid crystal display capable of freely selecting a curvature within a predetermined range.
(Third embodiment)
FIG. 7A is a sectional view of a backlight according to the present invention. In the present embodiment, the backlight 12 includes a linear light source 21, a flexible light guide plate 22a, and a light guide 22b. Since the light guide plate 22a and the light guide plate 22b have flexibility, the backlight 12 can be used as a curved backlight as shown in FIG. 7B.
[0034]
The materials and configurations of the light guide plates 22a and 22b are the same as those of the light guide plates used in the second embodiment. Therefore, the thickness D 1 and D 2 of each of the light guide plate both to 1mm or less. However, the thickness D 1 and D 2 do not need to be the same value. The function of the light guide 22a on the upper side is the same as that of the second embodiment. The light incident from the light incident surface 32a is scattered by the scattering marks 33a and exits from the light exit surface 31a to the outside of the light guide plate.
[0035]
In the light guide plate 22b on the lower side, the light exits from the light exit surface 31b to the outside of the light guide through a similar process. However, since the light guide plate 22a is on the upper side, the emitted light enters the inside of the light guide plate 22a from the contact surface 34a where the light guide 22a is in contact with the light guide 22b. Then, the light passes through the light guide 22a and exits from the light exit surface 31a to the outside of the light guide plate 22a.
[0036]
Also in this embodiment, there is light leaking from the back surface of the light guide plate 22b. Such leaked light is reflected by the reflection sheet 24, passes through the light guide plate 22a and the light guide plate 22b, and is emitted from the light emission surface 32a. The light emitted from the light emitting surface 32a is diffused or deflected in a specific direction by the light distribution control sheet 24. This light illuminates the liquid crystal panel 11 from the back.
[0037]
When the light guide plate 22a and the light guide plate 22b are used in an overlapping manner as described above, more light emitted from the linear light source device 21 can be propagated inside the light guide plate, so that the light use efficiency can be improved. it can. Since the light use efficiency is high, the backlight 12 with higher luminance can be realized.
[0038]
Although the light guide 22a and the light guide 22b are overlapped, they are not fixed by bonding. In this way, it is not fixed, and a sliding contact surface where the contact surfaces are rubbed with each other is set. Thereby, the flexibility of the entire backlight 12 is not impaired, and the backlight 12 can be used as a flexible backlight.
[0039]
As the linear light source 21, in the present embodiment, for example, a light source device in which a cold cathode tube is surrounded by a reflector, or an array light source device in which a number of small light emitting elements such as LEDs are linearly arranged may be used as necessary. .
[0040]
The reflection sheet 23 may have a front surface made into a mirror surface by vapor deposition of metal such as Al or Ag, or may be made by integrally molding a resin having high light reflection characteristics.
[0041]
The light distribution control sheet 24 is obtained by applying means for diffusing light to a sheet made of a transparent resin. Here, as a means for light diffusion, a light diffusing substance may be mixed into the sheet, or a minute body having a different refractive index may be mixed. May be formed by forming a film of the above substance. As the light distribution control sheet 24, a prism sheet or the like having a function of condensing light in a specific direction may be appropriately used instead of the light diffusion sheet, or a prism sheet or the like may be used together with the light diffusion sheet. .
[0042]
In the present embodiment, the configuration in which the backlight 12 uses two light guide plates as shown in FIG. 7A has been described. However, the present invention is not limited by the number of light guide plates, and is configured to have three or more light guide plates. You may.
[0043]
When the backlight 12 is configured as in the present embodiment, the backlight 12 can be used as a flexible backlight having a high luminance and capable of freely selecting a curvature of curvature within a predetermined range. In addition, by combining the backlight 12 with a liquid crystal panel having flexibility, it can be used as a flexible liquid crystal display having high luminance and having a freely selectable curvature within a predetermined range.
[0044]
As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0045]
For example, instead of a curved display device in which the liquid crystal panel has a concave surface as in the above-described example, a liquid crystal display device in which the liquid crystal panel has a convex surface as shown in FIG. 8 may be used.
[0046]
Further, a configuration may be used in which a linear light source 25 curved as shown in FIG. 9 is used and the light source is installed on a side surface of the light guide plate 22 along the curve.
[0047]
Further, the entire backlight 12 is not necessarily curved, and may have a configuration in which the backlight 12 shown in FIG. 10 has a curved portion 35 in a part thereof. Also in this case, the relationship between the thickness D of the light guide plate 22 and the radius of curvature R in the curved portion 35 is D / R <0.5 in order for the curved backlight 12 to be a backlight with good light use efficiency. Is preferred. In order to further improve the efficiency, it is more preferable to set D / R <0.2.
[0048]
In the above-described embodiment, the linear light source device is installed on one side surface, but the linear light source device may be mounted on a plurality of side surfaces to improve the brightness of the backlight 12.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a backlight attached to a curved surface such as a side surface of a cylinder can be obtained. This backlight can maintain a uniform luminance even when curved, and realize the same light use efficiency as a flat backlight.
[0050]
Further, by combining this backlight with a liquid crystal panel having flexibility, a liquid crystal display device that can be attached to a curved surface such as a side surface of a cylinder can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a backlight according to the present invention.
FIG. 3 is an exemplary sectional view showing a backlight according to the first embodiment;
FIG. 4 is a sectional view showing a backlight according to the first embodiment.
FIG. 5 is a graph showing a change in the propagation rate of the light guide plate.
FIG. 6 is a sectional view showing a backlight according to a second embodiment.
FIG. 7 is a sectional view showing a backlight according to a second embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing a modification of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a modification of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a modified example of the backlight according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Liquid crystal display device 11: Liquid crystal panel 12: Backlight 21: Linear light source 22: Light guide plate 23: Reflective sheet 24: Light distribution control sheet 31: Light emitting surface 32: Light incident surface 33: Scattering mark 34: Contact surface 35: curved portion 36: side surface 37: minute body

Claims (8)

透明な部材からなる導光板と、前記導光板の背面に設置された反射シートと、前記導光板の前面に配置された配光制御シートと、前記導光板の少なくとも一端面に近接して配置された線状光源とを備えたバックライトであって、
前記導光板は、少なくとも一部に湾曲部分をもち、該導光板の厚さＤと該湾曲部分の曲率半径Ｒが、Ｄ／Ｒ＜０．５の条件を満たすことを特徴とするバックライト。A light guide plate made of a transparent member, a reflection sheet provided on a back surface of the light guide plate, a light distribution control sheet provided on a front surface of the light guide plate, and a light guide plate disposed at least near one end face of the light guide plate. A backlight comprising a linear light source,
The light guide plate has a curved portion at least in part, and a thickness D of the light guide plate and a radius of curvature R of the curved portion satisfy a condition of D / R <0.5. 前記導光板は、その側面に散乱マークを備えたことを特徴とする請求項１記載のバックライト。The backlight according to claim 1, wherein the light guide plate has a scattering mark on a side surface thereof. 前記導光板は、前記透明な部材とは異なる屈折率を有する微小体を混合して構成されたことを特徴とする請求項１記載のバックライト。2. The backlight according to claim 1, wherein the light guide plate is formed by mixing minute bodies having a different refractive index from the transparent member. 3. 前記導光板は、前記透明な部材が摺動接面を介して複数重なってなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバックライト。4. The backlight according to claim 1, wherein the light guide plate includes a plurality of the transparent members that overlap each other via a sliding contact surface. 5. バックライトと可撓性を備えた液晶パネルとを備えた液晶ディスプレイ装置であって、
前記バックライトは、透明な部材からなる導光板と、前記導光板の背面に設置された反射シートと、前記導光板の前面に配置された配光制御シートと、前記導光板の少なくとも一端面に近接して配置された線状光源とを備え、
前記導光板は、少なくとも一部に湾曲部分をもち、該導光板の厚さＤと該湾曲部分の曲率半径Ｒが、Ｄ／Ｒ＜０．５の条件を満たすことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。A liquid crystal display device comprising a backlight and a liquid crystal panel having flexibility,
The backlight is a light guide plate made of a transparent member, a reflection sheet provided on the back surface of the light guide plate, a light distribution control sheet disposed on the front surface of the light guide plate, and at least one end surface of the light guide plate. And a linear light source arranged in close proximity,
The liquid crystal display device, wherein the light guide plate has a curved portion at least in part, and a thickness D of the light guide plate and a radius of curvature R of the curved portion satisfy a condition of D / R <0.5. . 前記導光板は、その側面に散乱マークを備えたことを特徴とする請求項５記載の液晶ディスプレイ装置。The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the light guide plate has a scattering mark on a side surface thereof. 前記導光板は、前記透明な部材とは異なる屈折率を有する微小体を混合して構成されたことを特徴とする請求項５記載の液晶ディスプレイ装置。6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the light guide plate is formed by mixing fine bodies having a different refractive index from the transparent member. 前記導光板は、前記透明な部材が摺動接面を介して複数重なってなることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイ装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 5 to 7, wherein the light guide plate includes a plurality of the transparent members that overlap each other via a sliding contact surface.
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