JP2005234402A - バックライト - Google Patents

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    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer

Abstract

【課題】 バックライトの長さ方向−幅方向の指向性を同じにする。
【解決手段】 バックライト１のプリズムシート４の下面側には、Ｘ方向に平行な二つのプリズム面４ａと４ｂとから成るプリズムがＺ方向に連続して形成されている。二つのプリズム面のうち光源に近いプリズム面４ａは平面であり、光源と反対側を向いているプリズム面４ｂは長さ方向の縦断面が光源側へ凹形状を成している曲面である。バックライト１の導光板３からの出射光を追跡してみると、図１に示すように、プリズムシート４で反射する際に、プリズム面４ｂが凹面であるためにＺ方向の広がりがより広くなって、照射方向であるＹ方向に向かう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話やＰＤＡ等に用いられている小型液晶ディスプレイを背面から照射する照明装置であるバックライトに関する。
近年、携帯電話やＰＤＡ等の小型液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと略称）の照明装置であるバックライトには、コストダウンとともに高輝度、高視野角、薄型、軽量化、低消費電力化などの要求がより厳しくなっている。このようなバックライトの光源には消費電力が小さく、発熱も少ない発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略称）が用いられている。ＬＥＤを出射した光はまず導光板の側面から入射し、導光板内で反射を繰り返して伝搬される。そして、導光板の下面から外側に出た光は反射シートによって反射して導光板内に戻される。導光板の下面に設けられた凸形状や鋸形状によって反射した光が導光板の上面から出射される。導光板から出射した光はプリズムシートによって進行方向が変わり、ＬＣＤを背面から照射する。ＬＥＤは点光源であるために輝度均一性化が困難であり、ＬＣＤの表示面全面にわたって輝度ムラが無く明るくして表示を見やすくする様々な工夫がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
従来のこのようなバックライトの一例を図面に基づいて説明する。図３は従来のバックライトの平面図及び側面図である。図４は、このバックライトの光線追跡図である。図５（ａ）は導光板だけの指向性を示す長さ方向断面の輝度分布図であり、図５（ｂ）は同じく幅方向断面の輝度分布図である。図６はプリズムシートの光線追跡図である。図７（ａ）はバックライトの指向性を示す長さ方向断面の輝度分布図であり、図７（ｂ）は同じく幅方向断面の輝度分布図である。
まずバックライトの構成について説明する。図３において、１１はエッジライト型のバックライトを示しており、２は光源であるＬＥＤを示している。３は導光板であり、導光板３の端面３ａに近接して複数のＬＥＤ２が配設されている。ＸはＬＥＤ２の配列方向であるバックライト１１の幅方向を、Ｙは照射方向を、ＺはＸと直角な長さ方向を示している。１４はＸ方向に平行な二つのプリズム面１４ａ、１４ｂから成るマイクロプリズムが下面のＺ方向に連続して形成されたプリズムシートであり、導光板３の上面３ｂに近接して配設されている。５は反射シートであり、導光板３の下面３ｃに近接して配設されている。図４に示すように、導光板３の下面３ｃにはＸ方向に平行でＺ方向に角度αの幅の狭い斜面が階段状に連続して形成されている。角度αは光源からの光を効率よく導光板の上面に向かわせるために設定されている。
次に、バックライト１１の作用について説明する。図４に示すように、ＬＥＤ２をＺ方向やや下方に角度θをもって出射した光は、導光板３の端面３ａから内部へ入射し、入射角が臨界角を越えて下面３ｂに入射すると全反射して上面３ｂへ向かう。入射角が臨界角を越えて上面３ｂに入射すると全反射して再び下面３ｃへ向かう。下面３ｃ、上面３ｂにおいて反射を繰り返すが、階段状の斜面の効果により入射角が臨界角を下回った光は、上面３ｂから出射角φをもって上方へ出光する。下面３ｃから外側へ出た光は反射シート５によって導光板３内に戻される。導光板３の上面３ｂからの出射光は、図５（ａ）、図５（ｂ）にも示すように、長さ方向に傾いており、光の強度の広がりは幅方向には広く、長さ方向には狭く、アンバランスになっている。図６に示すように、導光板３からＺ方向よりに出射した光はプリズムシート１４のプリズム面１４ａを透過し、プリズム面１４ｂで反射して進行方向を上方へ変更してプリズムシート１４の上面から図示しないＬＣＤの背面に向かって出射する。
特開２００３−５９３２１号（図１、段落００１２〜００１６）
しかしながら、先に述べたように、従来の二つの平面から成るプリズム面を備えたプリズムシート１４を用いた場合、そのプリズムシート１４は単に光の進行方向を変化させる機能しか持たないために、バックライト１１の光の指向性は導光板３のみの出射光の指向性そのものに大きく依存している。したがって、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、バックライト１１の指向性はＺ方向である長さ方向に狭く、Ｘ方向である幅方向に広くなっている。この長さ方向−幅方向の指向性の違いが観測者に違和感を感じさせるという問題があった。
本発明は、上記問題を解決して、長さ方向−幅方向の指向性を同じにすることができるバックライトを提供することを目的としている。
前述した目的を達成するための本発明の手段は、発光ダイオードである光源と、この光源を端面に近接して配設した導光板と、この導光板の下面に近接して配設した反射シートと、前記導光板の上面に近接して配設したプリズムシートとから成り、液晶表示デバイスを背面から照明するバックライトであって、前記プリズムシートの下面には前記導光板の前記端面の幅方向に平行な二つのプリズム面から成るマイクロプリズムが前記導光板の長さ方向に連続して形成されているバックライトにおいて、前記プリズムシートの前記二つのプリズム面のうち前記光源と反対側を向いている前記プリズム面が曲面になっていることを特徴とする。
また、前記曲面になっている前記プリズム面は、前記導光板の長さ方向の縦断面が前記光源側へ凹形状を成していることを特徴とする。
また、前記プリズムシートの前記二つのプリズム面のうち前記光源側を向いている前記プリズム面は平面であることを特徴とする。
本発明によれば、この光源を端面に近接して配設した導光板と、この導光板の下面に近接して配設した反射シートと、前記導光板の上面に近接して配設したプリズムシートとから成り、液晶表示デバイスを背面から照明するバックライトであって、前記プリズムシートの下面には前記導光板の前記端面の幅方向に平行な二つのプリズム面から成るマイクロプリズムが前記導光板の長さ方向に連続して形成されているバックライトにおいて、前記プリズムシートの前記二つのプリズム面のうち前記光源と反対側を向いている前記プリズム面が曲面になっているので、このプリズムシートによって光の進行方向の範囲が広められるために、バックライトの長さ方向の指向性を広げることができる。このため、バックライトの指向性を長さ方向−幅方向で同じにすることができるようになるので、観測者に違和感のない照明品位が高いバックライトを作ることができた。
以下、本発明を実施するための最良の形態であるバックライトを図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態であるバックライトの導光板からの光線追跡図である。図２（ａ）は導光板からの出射光の指向性を示す長さ方向断面の輝度分布図であり、図２（ｂ）は同じく幅方向断面の輝度分布図である。
図１において、１は本発明の実施の形態であるバックライトを示している。４はバックライト１のプリズムシートであり、プリズムシート４の下面側に、Ｘ方向に平行な二つのプリズム面４ａと４ｂとから成るマイクロプリズムがＺ方向に連続して形成されている。二つのプリズム面４ａ、４ｂのうち光源側を向いているプリズム面４ａは平面であり、光源と反対側を向いているプリズム面４ｂは長さ方向の縦断面が光源側へ凹んでいる凹形状を成している曲面である。その他の構成は従来のバックライトと同様なので、同じ構成要素には同じ符号と名称とを用いて詳細な説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。バックライト１の導光板３の構成は従来と同様であるから、その輝度分布も図５（ａ）、図５（ｂ）に示した通りである。導光板３からの出射光を追跡してみると、図１に示すように、プリズムシート４のプリズム面４ａから入射し、凹面であるプリズム面４ｂで反射する際にＺ方向の広がりがより広くなって、照射方向であるＹ方向に向かう。
本発明の実施の形態であるバックライト１の効果について説明する。導光板３からの出射光がプリズムシート４のプリズム面４ａが平面であるために光の大部分が反射しないで入射し、プリズム面４ｂが凹面であるために反射する際にＺ方向の広がりがより広くなって、光の進行方向の範囲が広められる。従って、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、バックライト１の出射光の長さ方向−幅方向の指向性を同じにすることができて、観測者にとって違和感のない高品位の照明装置とすることができた。
本発明のバックライトは携帯電話をはじめ、ＰＤＡ等の小型電子機器のＬＣＤの照明として広く適用できる。
本発明の実施の形態であるバックライトのプリズムシートにおける光線追跡図である。 本発明の実施の形態である導光板の指向性を示す長さ方向断面の輝度分布図である。 本発明の実施の形態である導光板の指向性を示す幅方向断面の輝度分布図である。 従来のバックライトの平面図及び側面図である。 従来のバックライトの導光板における光線追跡図である。 従来の導光板の指向性を示す長さ方向断面の輝度分布図である。 従来の導光板の指向性を示す幅方向断面の輝度分布図である。 従来のバックライトのプリズムシートにおける光線追跡図である。 従来のバックライトの指向性を示す長さ方向断面の輝度分布図である。 従来のバックライトの指向性を示す幅方向断面の輝度分布図である。
符号の説明
１ バックライト
２ 発光ダイオード
３ 導光板
３ａ 端面
３ｂ 上面
３ｃ 下面
４ プリズムシート
４ａ、４ｂ プリズム面
５ 反射シート
Ｘ 幅方向
Ｚ 長さ方向

Claims (3)

  1. 発光ダイオードである光源と、この光源を端面に近接して配設した導光板と、この導光板の下面に近接して配設した反射シートと、前記導光板の上面に近接して配設したプリズムシートとから成り、液晶表示デバイスを背面から照明するバックライトであって、前記プリズムシートの下面には前記導光板の前記端面の幅方向に平行な二つのプリズム面から成るマイクロプリズムが前記導光板の長さ方向に連続して形成されているバックライトにおいて、前記プリズムシートの前記二つのプリズム面のうち前記光源と反対側を向いている前記プリズム面が曲面になっていることを特徴とするバックライト。
  2. 前記曲面になっている前記プリズム面は、前記導光板の長さ方向の縦断面が前記光源側へ凹形状を成していることを特徴とする請求項１記載のバックライト。
  3. 前記プリズムシートの前記二つのプリズム面のうち前記光源側を向いている前記プリズム面は平面であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバックライト。
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