JP2006155977A - バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、導光板での光の明るさのムラによって発生する液晶ディスプレイの表示ムラを解消するバックライトを提供することを目的とする
【解決手段】 本発明のバックライト１０は、光を発する光源１８と、板状体であり、光源１８の光を伝搬し、光を板状体の上面に出射する導光板２０と、導光板２０からの光が入射されるように導光板２０の上面に接触し、導光板２０の上面からはみ出した部分２４を有し、はみ出した部分２４を導光板２０の側面に折り返した光学シート２２と、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイなどに使用されるバックライトに関するものである。

光透過型の液晶ディスプレイはバックライトが使用される。バックライトにはサイドライト方式と直下方式とがある。本明細書ではサイドライト方式バックライトについて説明する。

図１０に一般的なサイドライト方式バックライト７０を示す。その構成は大きく分けて、集光部７２、導光部７４、および光学シート８６となる。これらは、フレーム８８で保持される。

集光部７２は、光源７８と、その光源７８で発した光を反射させるランプリフレクタ８０を有する。光源７８は、冷陰極蛍光管が一般的に使用されている。ランプリフレクタ８０は、光源７８を収納し、導光部７４との接続部のみ開口している。

導光部７４は、上面に対して下面が傾斜しており、その下面にドットパターンを有する導光板８２と、下面に接触された反射シート８４とを有する。導光板８２は一般的にアクリルで構成される。ドットパターンは酸化チタンなどをスクリーン印刷したものである。また、ドットパターンの代わりに導光板８２の傾斜面に細かい凹凸を設けてもよい。導光板８２内の光は全て導光板８２の上面から出射されるようになっている。

光学シート８６は、導光板８２の上面に接触された拡散シートと、拡散シートの上面に接触したプリズムシートとを有する。拡散シートは光を拡散して、単位面積あたりの光の輝度が均一になるようにする。プリズムシートは光に指向性を与え、輝度が向上するようにする。プリズムシートは、用いる枚数を増やすと輝度が増すが、視野角が狭くなる。また、必要に応じてプリズム保護シートが設けられる。

サイドライト方式バックライト７０は、光源７８で発した光が導光部７４および光学シート８６を通して、均一に放射されるようにすることが好ましい（特許文献１〜６参照）。光が均一でないと液晶ディスプレイの表示にムラが発生するためである。

しかし、サイドライト方式バックライト７０は、図１１に示すように、冷陰極蛍光管７８を保持するためのゴムソケット９０および冷陰極蛍光管電極９２の非発光部分の影響により、集光部７２に接する導光板８２の両角が他の部分と比較して暗くなる。このような光のムラ９４を角ムラと呼ぶこととする。この角ムラ９４は、液晶ディスプレイの表示ムラにつながる。角ムラ９４を改善するために以下のようなことが考えられている。

（１）冷陰極蛍光管７８の電極９２を短くし、放電長を伸ばすことで冷陰極蛍光管７８の非発光部分を最小限にする。
（２）冷陰極蛍光管７８の管長を伸ばし、ゴムソケット９０および電極９２が表示エリアにかからないようにする。
（３）冷陰極蛍光管７８を保持するためのゴムソケット９０を透明にし、冷陰極蛍光管７８の有効発光エリア外の光を利用する。
（４）導光板８２の入光側コーナー部分をテーパー形状にし、冷陰極蛍光管７８から発せられた光を屈折させずに直接角ムラ９４に入射させ、角ムラ９４部分を明るくする。
（５）光板８２の裏面、または表面のドットパターン、ブラスト加工、シボ加工時の密度を増やし（拡散反射量を増やし）角ムラ９４を明るくする。なお、ブラスト加工はエアガンで導光板８２の成型金型側表面を粗面にしたときにできる凹凸を言い、シボ加工は成型金型側表面に化学腐食処理をしたときにできる凹凸を言う。

しかし、上記（１）〜（５）は、以下のような欠点がある。
上記（１）は、電極９２を短くすると、電極部分の電流密度が増加することとなりスパッタリング（電極材と水銀の化合物の生成）が加速される。冷陰極蛍光管７８には水銀および希ガス（アルゴン、ネオン）が含まれており、水銀とアルゴンは、このスパッタリングにより消耗される。水銀よりも前にアルゴンが無くなると、冷陰極蛍光管７８の点灯直後にネオン発光（レディッシュ）が観測されるようになる。
上記（２）は、冷陰極蛍光管７８の設置部分が規格を逸脱するおそれがある。規格としては、ＳＰＷＧ（Standard Panel Working Group）規格やＶＥＳＡ（Video Electronics Standards Association）規格などである。
上記（３）は、透明ゴムソケットの材料は、通常のものよりも高価である。
上記（４）は、導光板金型形状が複雑になり、金型のコストアップとなる。
上記（５）は、導光板８２の一辺にのみ隣接する冷陰極蛍光管７８を利用し、角ムラ９４の部分を明るくするので、輝度に限界がある。また、ブラストにて改善する方法は、再現性がない。

さらに、導光板８２において、冷陰極蛍光管７８の位置する側の反対側へは光がとどきにくい場合がある。光がとどきにくいと、導光板８２で明るさのムラができてしまう。このムラは液晶ディスプレイの表示ムラになる。

以上より、液晶ディスプレイの表示ムラをなくすためにも、バックライト７０の光の均一な輝度分布が求められている。

特開２００４−６３４５９号公報 特開２００３−３４６５３５号公報 特開２００３−１９７１５４号公報 特開２００２−３１１４１８号公報 特開２００１−３３８５０８号公報 特開２００１−２０２８１７号公報

本発明は、導光板での光の明るさのムラによって発生する液晶ディスプレイの表示ムラを解消するバックライトを提供することを目的とする。

本発明に係るバックライトの要旨は、光を発する光源と、板状体であり、前記光源の光を伝搬し、該光を板状体の上面に出射する導光板と、前記導光板からの光が入射されるように該導光板の上面に接触し、該導光板の上面からはみ出した部分を有し、該はみ出した部分を該導光板の側面に折り返し、入射された光の一部を該導光板に導く光学シートと、を含むことにある。

前記はみ出した部分は、光源の位置する側の両側端部に設けられてもよい。

前記はみ出した部分は、光源の位置する側との反対側の一辺に設けられてもよい。

前記はみ出した部分の先端に凸部を設けてもよい。

前記はみ出した部分の先端の断面をテーパー状にしてもよい。

本発明に係るバックライトの他の要旨は、光を発する光源と、板状体であり、前記光源の光を伝搬し、該光を板状体の上面に出射する導光板と、前記導光板からの光が入射されるように該導光板の上面に接触する光学シートと、を含むバックライトであって、前記導光板が、前記光学シートからはみ出した部分を有し、該はみ出した部分が光学シートの側面に折り返され、該光学シートに入射された光の一部を導光板に導くように構成されることにある。

前記光学シートの上面にアレイ基板を有し、前記はみ出した部分は、該アレイ基板の側面まで折り返されていてもよい。

前記はみ出した部分は、光源を有する側の両側端部に設けられてもよい。

前記はみ出した部分は、光源を有する側との反対側の一辺に設けられてもよい。

本発明に係るバックライトの他の要旨は、光を発する光源と、板状体であり、前記光源の光を伝搬し、該光を板状体の上面に出射する導光板と、前記導光板からの光が入射されるように該導光板の上面に接触する光学シートと、前記導光板および光学シートの側面を覆い、光学シートに入射された光の一部を導光板に導くための反射部を有するフレームと、を含むことにある。

前記反射部はフレームに設けられたＶ字状または台形状の溝であってもよい。

本発明は、光学シートを導光板の側面に折り曲げることによって光学シートの側面から漏れる光を有効活用することができる。このことにより、導光板内の光のムラを改善することができる。厚みの薄い光学シートを折り曲げるだけであり、バックライトの規格を逸脱するような大幅な設計変更ではない。

導光板を光学シートの側面に折り曲げることによっても光学シートの側面から漏れる光を有効活用でき、光のムラを改善することができる。

また、フレームに反射部を設けて場合も光学シートから漏れる光を導光板に導くことができ、光の有効活用ができ、光のムラを改善することができる。

本発明のバックライトの実施例について図面を用いて説明する。複数の実施例があるので、実施例ごとに説明を行う。図面などにおいて従来と同じ箇所は省略している部分もある。

図１に示す本発明のバックライト１０は、集光部１２、導光部１４、光学シート２２を含む。以下、各部について説明する。

集光部１２は、光を発する光源１８と、光源１８で発した光を反射させるランプリフレクタを有する。光源１８は冷陰極蛍光管である。ランプリフレクタは、光源１８を収納し、導光部１４との接続部のみ開口している。ランプリフレクタ内で光が反射されることにより、全ての光が導光部１４に導かれるようになっている。

導光部１４は、上面ｍに対して下面ｎが傾斜した板状体であり、その下面ｎにドットパターンを有する導光板２０と、下面ｎに接触し、光を上面ｍに向けて反射させる反射シートとを有する。導光板２０は、その内部を光が伝搬し、上面ｍに光が出射される。導光板２０は、アクリルなどで形成される。１２型の液晶ディスプレイに使用する導光板２０であれば、導光板２０の最厚部の厚みが約２ｍｍ、最薄部の厚みが約０．７ｍｍである。導光板２０の最厚部側に光源１８が位置し、最厚部側が光の入光側となる。ドットパターンは酸化チタンなどをスクリーン印刷したものである。ドットパターンと反射シートによって光が導光板２０の上面ｍに向かうように構成されている。なお、ドットパターン以外に、ブラストやシボであってもよい。

本明細書における説明上、導光板２０において、上面ｍと下面ｎの間には４つの側面があるが、以下のように定義する。集光部１２と隣接して光が入光される面を第１側面ｘとし、第１側面ｘに対向する面を第２側面ｙとし、第１側面ｘと第２側面ｙとをつなぐ面を第３側面ｚとする。

光学シート２２は、導光板２０からの光が直接入射されるように導光板２０の上面ｍに覆うようにして接触する。図１（ａ）に示すように、光学シート２２は、導光板２０の上面ｍからはみ出した部分２４を有する。このはみ出し部分２４は、図１（ｂ）に示すように、導光板２０の第３側面ｚに折り返されている。このように折り返されることにより、入射された光の一部を導光板２０に導くようになっている。

本明細書における説明上、光学シート２０において、上記第１側面ｘの上に位置する側面を第４側面X、上記第２側面ｙの上に位置する側面を第５側面Y、上記第３側面ｚの上に位置する側面を第６側面Zとする。

光学シート２２は、拡散シート、プリズムシートより構成される。拡散シートは光を拡散して導光板２０のドットパターンをわからなくなるようにし、単位面積あたりの光の輝度を均一にする。プリズムシートは光に指向性を与え、バックライト１０の輝度を向上させる。プリズムシートは、用いる枚数を増やすと輝度が増すが、視野角が狭くなる。また、必要に応じてプリズム保護シートが設けられる。

拡散シートやプリズムシートを合わせた光学シート２２の厚みは約２００μｍである。したがって、光学シート２２よりも導光板２０の方が十分厚く、光学シート２２を導光板２０の第３側面ｚに折り返すことが可能である。拡散シートとプリズムシートの両方を折り返してもよいし、いずれか一方のみを折り返してもよい。

本発明では、光学シート２２の一部２４が導光板２０の上面ｍからはみ出すようになっている。このはみ出した部分２４が、上述したように折り返されて、導光板２０に光を導くようになっている。光学シート２２から導光板２０に導かれる光は、光学シート２２の内部を全反射し、光学シート２２の側面から漏れる光である。すなわち、従来であれば無駄になっていた光を再利用する構成となっており、光の利用効率が高くなる。

はみ出し部分２４は、光源１８の位置する側の両側面の端部（図１（ａ）では第６側面Ｚにおける第４側面Ｘの付近）に設けられる。すなわち、従来では角ムラが発生した付近にはみ出し部分２４が設けられる。はみ出し部分２４の形状は、例えば四角形である。大きさは、例えば１５．０ｍｍ×１．０ｍｍである。

図２（ａ）に示すように、はみ出し部分２４の側面ａは、粗面加工をおこなってもよい。この粗面加工によって、はみ出し部分２４の先端に図２（ｃ）のような凸部（シボ）２６を設けてもよい。凸部２６は半球、円錐、角錐など任意形状である。他の側面ｂは鏡面加工を施す。図２（ｂ）に示すようにはみ出し部分２４を折り曲げたとき、図２（ｃ）に示すように、はみ出し部分２４の先端から漏れた光を直進させずに散乱し、できるだけ多くの光を側面ｚから導光板２０の内部に導くことができる。

図３（ａ），（ｃ）に示すように、はみ出し部分２４の端部は、断面がテーパー状になるように傾斜加工を施してもよい。図３（ｂ）に示すように、はみ出し部分２４を折り曲げたときに、図３（ｃ）に示すように、傾斜面ｃが導光板２０の側面ｚの方向を向くようにする。傾斜面ｃから射出した光は、導光板２０に向かって直進することとなる。

また、図４に示すように、はみ出し部分２４の先端面ｄが導光板２０の第３側面ｚに向くようにしてもよい。はみ出し部分２４の先端面ｄから出射した光は、直接導光板２０に向かう。

以上のような構成にすることにより、従来技術で示した導光板２０の暗部に光を導くことができる。光学シート２２の側面から漏れる光を有効利用することができ、角ムラを改善することができる。液晶ディスプレイの規格をはずれるような大きな設計変更にはならず、液晶ディスプレイが大型化されることもない。

次に実施例２について説明する。実施例１とははみ出し部分２４が異なり、その他は同様である。同じ構成部分は説明を省略する。

図５に示すように、光学シート３２のはみ出し部分２４は、光源の位置する側と反対側の側面全体に設ける。すなわち、光学シート３２の第５側面Ｙにはみ出し部分２４が設けられる。

実施例１と同様に、はみ出し部分２４は導光板２０の第２側面ｙに折り返している。はみ出し部分２４の先端が導光板２０と対向するようになっている。はみ出し部分２４から射出された光は導光板２０に導かれる。導光板２０において、光源１８の光がとどきにくい位置に光学シート３２から光を導くことができる。導光板２０内の光のムラを改善することができる。

また、はみ出し部分２４の先端を図２や図３のような構成にし、凸部を設けたり断面をテーパー状にしたりしてもよい。

上述した実施例１と実施例２を組み合わせた構成であってもよい。従来技術で示した２つの光のムラを改善することができる。

導光板の形状を変形した実施例を説明する。図６（ａ）のバックライト４０ａは、光を発する光源１８と、板状体であり、光源１８の光を伝搬し、光を上面に出射する導光板４２ａと、導光板４２ａからの光が入射されるように導光板４２ａの上面に接触する光学シート２２と、を含む。

導光板４２ａは、光学シート２２からはみ出した部分４４を有し、はみ出し部分４４が光学シート２２の側面Ｙに折り返されている。光学シート２２に入射された光の一部は全反射をして側面から漏れるため、その漏れた光が導光板４２ａに導かれるように構成されている。

導光板４２ａに設けたはみ出し部分４４の形状に合わせて、はみ出し部分４４の外側を覆うように反射シート４６ａが延長される。

導光板４２ａのはみ出し部分４４は、光源１８の位置する側面と反対側の側面の全体に設けられる。すなわち、導光板４２ａの第２側面ｙに設けられる。

光学シート２２と対向するはみ出し部分４４の面ｅは、導光板４２ａの上面に対して９０度の傾きである。また、はみ出し部分４４の外側の２面ｆ、ｇで形成される角度は９０度となる。はみ出し部分４４の外側の各面ｆ，ｇの角度を上記のような角度にすることによって、導光板４２ａにおいて光源の光のとどきにくい位置に、光学シート２２から光を導くことができる。導光板４２ａの光のムラを改善することができる。なお、導光板４２ａのはみ出し部分４４に合わせて反射シート４６ａを延長させる。

図６のように、はみ出し部分４４の外側の面ｈは、半円形状であってもよい。このような形状であっても導光板４２ｂにおいて光源１８のとどきにくい位置に光を導くことができる。導光板４２ｂ内の光のムラを改善することができる。

なお、図６では、ランプリフレクタ３４の開口部は導光板２０以外に光学シート２２とも接続されている。光源１８の光が導光板４２ｂを介して光学シート２２に入射される以外に、直接光学シート２２の側面から入射されるようなっている。他の実施例においてもこの構成を適用してもよい。

図７に示すように、液晶ディスプレイは、光学シート２２の上面にアレイ基板５０を有する。周知のように、アレイ基板５０はガラスなどの透明基板を有する。光学シート２２の上面から射出された光はアレイ基板５０を通過し、さらに液晶およびカラーフィルター基板５２を通する。光がアレイ基板５０を通過するとき、一部の光が透明基板を全反射して、透明基板の側面から漏れる。この漏れた光を利用する。

実施例４とは異なり、はみ出した部分４４は、アレイ基板５０の側面まで折り返されている。実施例４と比較して、アレイ基板５０から漏れる光も利用するため、導光板４２ｃへの光の再利用率が高くなる。

なお、図７では、ランプリフレクタ３４の開口部は導光板４２ｃ以外に光学シート２２およびアレイ基板５０とも接続されている。光源１８の光が導光板４２ｃおよび光学シート２２を介してアレイ基板５０に入射される以外に、直接アレイ基板５０の側面から入射されるようになっている。他の実施例においてもこの構成を適用してもよい。

実施例４および５は導光板４２において光源１８の位置する側面ｘとは反対側の側面ｙにはみ出し部分４４を設けたが、光源１８の位置する側の両側端部（第３側面ｚにおける第１側面ｘの付近）に設けてもよい。これは実施例１に対応するものであり、バックライトの角ムラを改善することができる。

また、光学シートや導光板以外にも光を有効活用するための構成を設けてもよい。図８のバックライト６０ａは、光を発する光源１８と、板状体であり、光源１８の光を伝搬し、光を上面に出射する導光板２０と、導光板２０からの光が入射されるように導光板２０の上面に接触する光学シート２２と、導光板２０および光学シート２２の側面を覆い、光学シート２２に入射された光の一部を導光板２０に導くための反射部を有するフレーム６２ａと、を含む。

図８に示すように、光学シート２２から導光板２０に光を導くために、反射部はＶ字状の溝６４ａである。Ｖ字状の溝６４ａは、表面を鏡面加工し、光が反射するようにするのが好ましい。

Ｖ字状の溝６４ａの２面ｉ，ｊによって形成される角度は９０度である。これは、光を反射して導光板２０に導くためである。

溝６４ａを設ける位置は、第２側面ｙおよび第５側面Ｙに対向する位置である。第５側面Ｙから漏れた光を導光板２０に導くことができる。

また、図９に示すように、アレイ基板５０のガラス基板から漏れる光を有効活用する構成であってもよい。溝６４ｂの形状が台形形状になっている。溝６４ｂの中で光が当たる２つの傾斜面ｉ，ｊによって形成される角度は９０度である。上記と同様に光を反射して導光板２０に導くためである。

さらに、図９において、カラーフィルター基板５２のガラス基板から漏れる光も導光板２０に取り込めるように、溝６４ｂを設けてもよい。

上記のように複数の実施例を示したが、どの実施例も光源の光が光学シートを通過するときに漏れてしまうのを有効活用している。この有効活用によって、バックライトの光のムラを改善することができる。また、大幅なバックライトの設計変更ではないため、規格をはずれたり大型化したりすることもない。

図８および図９の反射部を設ける位置は、第２側面ｙおよび第５側面Ｙに対向する位置であるが、第３側面ｚおよび第６側面Ｚにおける第１側面ｘ（第４側面Ｘ）の側に設けてもよい。

以上、本発明について種々の実施例を説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。種々の実施例を示したが、それらの実施例を適宜組み合わせてもよい。その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明のバックライトを示す図であり、（ａ）はバックライトの光学シートのはみ出し部分を示す図であり、（ｂ）は光学シートを導光板の側面に折り曲げた図である。 はみ出し部分に凸部を設ける構成を示す図であり、（ａ）は光学シートの各側面の加工を示し、（ｂ）は光学シートを導光板の側面に折り曲げた図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面拡大図である。 はみ出し部分の断面をテーパーにした構成を示す図であり、（ａ）は光学シートの各側面の加工を示し、（ｂ）は光学シートを導光板の側面に折り曲げた図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面拡大図である。 はみ出し部分の端面を導光板に向けた図である。 光学シートを光源の位置する側と反対側で折り返した図である。 導光板を光源の位置する側と反対側で光学シートに対して折り返した図であり、（ａ）は外側の２面のなす角を９０度にした構成であり、（ｂ）は外側の面を半円形にした構成である。 図６においてアレイ基板から漏れる光も取り込めるようにした図である。 フレームに反射部を設けて光学シートの光を導光板に導くようにした図である。 図８においてアレイ基板から漏れる光も取り込めるようにした図である。 従来のバックライトの断面を示す図である。 バックライトの角ムラを示す上面図である。

符号の説明

１０，３０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，６０ａ，６０ｂ，７０：バックライト
１２，７２：集光部
１４，７４：導光部
１８，７８：光源（冷陰極蛍光管）
２０，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，８２：導光板
２２，３２，８６：光学シート
２４，４４：はみ出し部分
２６：凸部
３４，８０：ランプリフレクタ
３６，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，８４：反射シート
３８，６２ａ，６２ｂ，８８：フレーム
５０：アレイ基板
５２：カラーフィルター基板
６４ａ，６４ｂ：溝
９０：ゴムソケット
９２：電極
９４：角ムラ

Claims (11)

1. 光を発する光源と、
   前記光源に隣接する板状体であり、該光源の光を伝搬し、該光を板状体の上面に出射する導光板と、
   前記導光板からの光が入射されるように該導光板の上面を覆い、該導光板の上面からはみ出した部分を有し、該はみ出した部分を該導光板の側面に折り返し、入射された光の一部を該導光板に導く光学シートと、
   を含むバックライト。
2. 前記はみ出した部分が、光源の位置する側の両側端部に設けられた請求項１に記載のバックライト。
3. 前記はみ出した部分が、光源の位置する側と対向する側面に設けられた請求項１または２に記載のバックライト。
4. 前記はみ出した部分の先端に凸部を設けた請求項１乃至３に記載のバックライト。
5. 前記はみ出した部分の先端の断面をテーパー状にした請求項１乃至３に記載のバックライト。
6. 光を発する光源と、
   前記光源に隣接する板状体であり、前記光源の光を伝搬し、該光を板状体の上面に出射する導光板と、
   前記導光板からの光が入射されるように該導光板の上面を覆う光学シートと、
   を含むバックライトであって、
   前記導光板が、前記光学シートからはみ出した部分を有し、該はみ出した部分が光学シートの側面に折り返され、該光学シートに入射された光の一部を導光板に導くように構成されたバックライト。
7. 前記光学シートの上面にアレイ基板を有し、前記はみ出した部分が、該アレイ基板の側面まで折り返されている請求項６に記載のバックライト。
8. 前記はみ出した部分が、光源を位置する側の両側端部に設けられた請求項６または７に記載のバックライト。
9. 前記はみ出した部分が、光源を位置する側と対向する側面に設けられた請求項６乃至８に記載のバックライト。
10. 光を発する光源と、
    前記光源に隣接する板状体であり、前記光源の光を伝搬し、該光を板状体の上面に出射する導光板と、
    前記導光板からの光が入射されるように該導光板の上面を覆う光学シートと、
    前記導光板および光学シートの側面を覆い、光学シートに入射された光の一部を導光板に導くための反射部を有するフレームと、
    を含むバックライト。
11. 前記反射部がフレームに設けられたＶ字状または台形状の溝である請求項１０に記載のバックライト。

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