JP2005077560A - 液晶表示素子用バックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光拡散フィルムやレンズシートを配置することなく、高輝度を維持できる液晶表示装置用バックライト装置を提供する。
【解決手段】 液晶表示素子の表示領域に表面が対向するように配置される導光板と、該導光板の少なくとも１つの側面と対向するように配置される光源と、導光板および光源が収納されるケースとを有している液晶表示素子用バックライト装置において、上記ケースの底面に微小凹凸を形成すると共に、上記導光板の上記表面に円弧状の形をした微小な凹部を形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示素子用バックライト装置に関し、さらに詳しく言えば、サイドライト型バックライト装置の薄型化を図る技術に関するものである。

透過型もしくは半透過型の液晶表示素子は、その背面側（反観察面側）にバックライト装置を備えている。バックライト装置にはサイドライト型と直下型とがあるが、サイドライト型は直下型に比べて薄型化が可能であるため、特に携帯電話機用などの液晶表示素子に好ましく採用されている。

そこで、サイドライト型の一般的な構成を図４（ａ）に示す模式的な平面図、同図（ｂ）の中央横断面図により説明する。これによると、サイドライト型バックライト装置１０は、液晶表示素子Ｐの裏面側（反観察面側）に配置される液晶表示素子の形状に合わせてほぼ矩形状に形成された導光板１２と、導光板１２の側方に配置される発光ダイオード等の光源１４とを備え、導光板１２および光源１４は、ケース１３内に収納されている。

導光板１２は例えばアクリル樹脂板からなり、導光板１２の少なくとも１つの側面は光入射面１２ａとされ、その光入射面１２ａから光源１４の出射光が導光板１２内に入射される。また、光入射面１２ａ側には光源収納部１７が設けられる。この光源収納部１７内に、例えば発光ダイオードからなる光源１４が所定個数配置される。なお、導光板１２の対向する２側面の各々に光源収納部１７が設けられることもある。導光板１２および光源１４は、白色系の合成樹脂材からなるケース１３内に収納される。

導光板１２の光源収納部１７側を除く３辺には、ケース１３の枠部１３ａ、１３ｂおよび１３ｃが設けられている。この枠部１３ａ〜１３ｃにて囲まれた部分が有効発光面Ｅであり、通常、液晶表示素子Ｐと対向する導光板１２の表面である有効発光面Ｅ上に光拡散フィルム１５が光を均一に拡散することを主目的として配置される。なお、導光板１２の裏面側には光反射フィルム１６が設けられている。

ところで、近年においては表示画面のカラー化の要望が強く、液晶表示素子の画面における輝度の向上、特に液晶表示素子と対向する導光板の光出射面の法線方向の輝度値の向上が望まれている。

これを解決する方法の一つとして、多数の３角柱の凸状部が波形に並ぶプリズム面を液晶表示素子側の表面に備えたレンズフィルムを光拡散フィルムの上面もしくは光拡散フィルムと導光板の間に１枚もしくは２枚配置することにより、導光板から出射した光を効率良く液晶表示素子の正面方向に集光することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２５３８０７号公報（図３）

しかしながら、従来の液晶表示素子用バックライト装置１０においては、導光板１２の光出射面の輝度を拡散し均一化するために、光拡散フィルム１５やレンズシートを配置する必要がある為、コスト増加の要因となる。また、バックライト装置の組み立て工程が煩雑になるという問題があった。

また、導光板１２と光反射フィルム１６とが局所で密着すると、その部分において乱反射が強くなりモアレなどの発生が懸念されるという問題もあった。

したがって、本発明は、導光板の光出射面からの光出射効率を高め、高輝度を維持できるようにした、サイドライト型の液晶表示素子用バックライト装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の態様１は、液晶表示素子の表示領域に表面が対向するように配置される導光板と、該導光板の少なくとも１つの側面と対向するように配置される光源と、導光板および光源が収納されるケースとを有している液晶表示素子用バックライト装置において、上記導光板の裏面と対向する上記ケースの底面が第１粗面に形成されていることを特徴とする液晶表示パネル用バックライト装置を提供する。

本発明の態様２は、導光板の側面と対向するケースの内側面が光反射機能を有する態様１に記載の液晶表示素子用バックライト装置を提供する。

本発明の態様３は、上記導光板は液晶表示素子の表示領域と対向する表面が第２粗面に形成されている態様１または２に記載の液晶表示素子用バックライト装置を提供する。

本発明の態様４は、上記第２粗面が微小凹部とされている態様に記載の液晶表示素子用バックライト装置を提供する。

本発明の態様５は、上記微小凹部が円弧形状とされている態様４に記載の液晶表示素子用バックライト装置を提供する。

本発明の態様６は、上記微小凹部は、直径０．１〜０．３ｍｍ程度の大きさである態様５に記載の液晶表示素子用バックライト装置を提供する。

本発明によれば、サイドライト型バックライト装置において、光拡散フィルムやレンズシートおよび光反射フィルムを用いないので、バックライト装置の組み立て工程が簡易となり、かつ、薄型軽量化を容易に実現できる。したがって、高性能なバックライト装置を安価にしかも短期間に製作できるようになる。

以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範囲に属し得ることは言うまでもない。図中、同一の要素については同一の符号を付した。ここで、本実施形態においては、図１（ａ）の平面図および同図（ｂ）の中央縦断面図に示す液晶表示素子用バックライト装置について説明する。

バックライト装置１は、被照明体である図示しない液晶表示素子Ｐの形状に合わせてほぼ矩形状に形成された導光板２を備えている。導光板２の少なくとも１つの側面は光入射面２ａとされ、光入射面２ａ側には光源収納部７が設けられる。この光源収納部７内に、発光ダイオードなどの光源４が３個配置される。導光板２および光源４はケース３内に収納され、光源収納部７の上面には図示しない遮光カバーが取り付けられる。また、導光板２の光源収納部７側を除く３辺には、ケース３の枠部３ａ、３ｂおよび３ｃが設けられている。この枠部３ａ〜３ｃにて囲まれた部分が有効発光面Ｅとされる。

ケース３は、例えばアルミ合金等の金属板に、高反射白色塗装が施されたものや、反射グレードのポリカーボネイトなどの合成樹脂材が用いられる。なお、ケース３は液晶表示素子を固定させるホルダーとしての機能も持っている。

また、導光板２の裏面と対向するケース３の底面３ｄが、エッチング処理、ブラスト処理、機械加工等でグラデーションパターン（光源からの距離に応じて光散乱量を徐々に変えるパターン）が形成された第１粗面とされている。さらに、導光板２の側面と対向するケース３の内側面が反射効率を上げるための光反射機能を有していることが好ましい。

したがって、導光板２の裏面と対向するケース３の底面が上記第１粗面に形成されることにより、導光板２の裏面から出射した光をケース３の底面３ｄで効率よく拡散反射させることができる。このため光反射フィルムと光拡散フィルムが不要になる。

導光板２は、硝子、プラスチック等の透明な光学用材料により製造される。特にプラスチックは加工性が良く量産性に優れるとともに、軽量で強度に優れている点で好適である。なお、透明なプラスチックとしては、アクリル樹脂などが使用される。

導光板２の導光に必要な厚さは、通常、光源４の厚さと同程度に設計される。この値は０．８〜２．０mm程度の範囲である。

また、導光板２の表面と該表面に対向する裏面とは平行であるが、導光板の光入射面２ａから遠ざかるにつれて肉薄になっている楔型であってもよい。

さらに、導光板２は、図２に示すように液晶表示素子の表示領域に対向する導光板２の表面が有効発光面Ｅとされ、該表面が有効発光面から出射する光の分光分布が均一になるような機能を有する第２粗面２ｂが形成されていることが好ましい。

特に、上記第２粗面は、凹レンズ機能を有する円弧形状の微小凹部とされていることが好ましい。

図３に示したように、光源４から導光板の入射面２ａに入射した光は、スネルの法則により、導光板の光出射面に対し、その入射角θ1 が４２度の臨界角を境に、透過光と反射光の２成分に分かれ、入射角θ1が４２度以上の場合は、導光板の光出射面に対し透過し、入射角θ1が４２度以下の場合は、全反射が起こり、反射光となる。この反射光は、導光板内で反射を繰り返すか、ケース内側面の微小凹凸で反射して再度、導光板内へ入射する入射光となる。

このように、導光板内に入射した光は、導光板の光出射面である表面に微小な円弧状の凹部が形成されていると、入射角θ1が４２度以上となる光の割合が増えるので光出射面から出射する光が増加するとともに、出射した光のうち円弧状の凹部により反射する光は法線方向に屈折して出射するので法線方向の出射光の割合も増加する。

また、液晶表示素子の偏光板により反射される光は、導光板の光出射面に設けられた円弧状の凹部によってほぼ全反射させることができる。その結果、光の利用効率が向上し輝度が向上する。
さらに、円弧状の凹部が直径０．１〜０．３ｍｍ程度の大きさであれば、導光板２の光出射面の法線方向の輝度値が向上する。

次に本発明の実施例を詳述する。

外形寸法３７×３２ｍｍ、厚さ１．６ｍｍのアクリル樹脂からなり、表面と対向する裏面が、該表面から遠ざかるにつれて肉薄になっている楔型の導光板と、３個の発光ダイオードが白色系反射グレードのポリカーボネイトの樹脂ケース内に収納され、導光板の１辺が光入射面とされ、光源収納部の上面に遮光カバーが取り付けられ、導光板の光入射面側を除く３辺に対向するように樹脂ケースに枠部が設けられ、樹脂ケースの底面がブラスト処理による加工でグラデーションパターンの粗面に形成されているバックライト装置を用いた。

上述する液晶表示素子用バックライト装置を用いると、光拡散フィルムや光反射フィルムを用いたときと同等の輝度を確保できるとともに、輝度ムラを押えることができ、バックライト装置の厚みを約０．４ｍｍ薄くすることができた。

次に、図２に示すように液晶表示パネルの表示領域に対向する導光板の表面に、該表面から出射する光の分光分布が均一になるような凹レンズ機能を有する直径０．２ｍｍの微小な円弧形状の凹部を金型成型で形成する。

上述のような導光板を用いたバックライト装置を用いると、導光板の表面から出射する光の拡散をさらに向上することができ、導光板の表面の法線方向の輝度値が従来に比べ６〜１０％向上した。

本発明に係る液晶表示素子用バックライト装置は、薄型、軽量などの点に優れたバックライト装置として、各種表示装置に使用できる。

（ａ）本発明の液晶表示素子用バックライト装置の実施形態を模式的に示す平面図、（ｂ）その中央縦断面図。 本発明の要部の断面を拡大して示す模式図。 導光板の界面に入射する光の光学特性を示す原理図。 （ａ）従来の液晶表示素子用バックライト装置を模式的に示す平面図、（ｂ）その中央縦断面図。

符号の説明

１、１０ バックライト装置
２、１２ 導光板
２ａ、１２ａ 光入射面
３ ケース
３ａ〜３ｃ、１３ａ〜１３ｃ 枠部
４、１４ 光源
１５ 光拡散フィルム
１６ 光反射フィルム
７、１７ 光源収納部
Ｅ 有効発光面

Claims (6)

1. 液晶表示素子の表示領域に表面が対向するように配置される導光板と、該導光板の少なくとも１つの側面と対向するように配置される光源と、導光板および光源が収納されるケースとを有している液晶表示素子用バックライト装置において、上記導光板の裏面と対向する上記ケースの底面が第１粗面に形成されていることを特徴とする液晶表示素子用バックライト装置。
2. 導光板の側面と対向するケースの内側面が光反射機能を有する請求項１に記載の液晶表示素子用バックライト装置。
3. 上記導光板は液晶表示素子の表示領域と対向する表面が第２粗面に形成されている請求項１または２に記載の液晶表示素子用バックライト装置。
4. 上記第２粗面が微小凹部とされている請求項３に記載の液晶表示素子用バックライト装置。
5. 上記微小凹部が円弧形状とされている請求項４に記載の液晶表示素子用バックライト装置。
6. 上記微小凹部は、直径０．１〜０．３ｍｍ程度の大きさである請求項５に記載の液晶表示素子用バックライト装置。

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