JP2617242B2 - バックライト付表示装置 - Google Patents

バックライト付表示装置

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JP2617242B2 JP2318747A JP31874790A JP2617242B2 JP 2617242 B2 JP2617242 B2 JP 2617242B2 JP 2318747 A JP2318747 A JP 2318747A JP 31874790 A JP31874790 A JP 31874790A JP 2617242 B2 JP2617242 B2 JP 2617242B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は表示装置を裏面より照明するようにしたいわ
ゆるバックライト付表示装置、例えばバックライト付液
晶表示装置に関するものである。
〈従来の技術〉 近年、ラップトップ型パソコン等の表示装置として薄
型のバックライト機構を有する表示装置が多く用いられ
ている。現在この種の表示装置としては、透過型液晶パ
ネルの直下に光拡散板と複数個の冷陰極管や熱陰極管等
の光源を有したもの等が用いられている。このような従
来の構造の1例である直下型バックライトシステムを用
いた表示装置について、第4図を参照して説明する。1
は螢光管ランプであり、例えば4本が並列に配設されて
いる。2は螢光管ランプの下方から側方を包囲するよう
に配設された皿形状の反射板である。3は平板状の拡散
板(光拡散板)であり、この反射板2の上方に配置して
おり、該拡散板3には螢光管ランプ1の出射光が直接に
照射され、且つ螢光管ランプ1の出射光が反射板2で反
射された後照射される。この拡散板3の上方に透過型液
晶表示パネル(図示していない。)を配設してバックラ
イト付液晶表示装置が構成される。この透過型液晶表示
パネルには拡散板3からの光が照射されるため、当該パ
ネルの画像を表示することができる。
又、液晶パネル、例えばカラー液晶パネルの直下に冷
陰極管や熱陰極管のランプを複数個配置し、それらのラ
ンプの上に光調整板、拡散板を有するバックライト構造
も用いられており、特にカラー液晶表示装置用の高輝度
対応のシステムとして多く用いられている。この構造の
1例としては、第4図に示す構造において、光調整板4
を付加した構造を挙げることができる。なお第4図にお
いて、光調整板4を破線で示している。この光調整板4
は、網点状のドットパターンを形成した光量調整用フィ
ルム(ライティングカーテン)を用いたもので、ドット
は光の反射作用を有するものであって、その密度がラン
プの直上で最も高く、直上から遠ざかるに従って小さく
なるように分布している。
〈発明が解決しようとする課題〉 従来の光調整板を設けていない構造(以下前者とい
う。)における拡散板の表面の輝度は第5図に示す通り
である。第5図において、横軸は拡散板3のランプ中央
を結ぶ直線上における位置をとり縦軸が輝度をとり、矢
印がランプ直上の位置を指している。この図から明らか
なように、拡散板3の表面の輝度(液晶パネル側の輝
度)は、ランプの直上が最も高く、ランプ1間の中央の
直上で最も低くなっている。このような表面の輝度の不
均一は表示むらの原因となり、表示品位を劣化させるの
は勿論のこと、輝度の低い部分が暗くなり見にくいもの
となる。
又、従来の光調整板を設けている構造(以下後者とい
う。)においては、光調整板4ではドットの密度がラン
プの直上で最も大きく、そこから遠ざかるにしたがって
小さくなり、ランプ間の中央の直上では最小例えばドッ
トの密度を零とすることにより、拡散板の表面の輝度を
均一化することができる。しかしながら、これでは、拡
散板3の表面の輝度は最も輝度の低いランプ間中央部直
上の拡散板輝度に平滑化されてしまう(第5図中、実線
の谷をほぼ直線状に結んだ輝度特性に相当する)。この
ため、光利用効率が低下し、特に近年、増々要望されつ
つある低消費電力化に逆行することとなるばかりでな
く、特にカラー液晶表示装置に要求される拡散板上での
高輝度達成という立場からも問題があった。
そこで、本発明はこのような問題を解決するために輝
度の低下を抑制しうるようにしたバックライト付表示装
置の提供を目的とするものである。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、表示装置の裏面側に拡散板を介して配置し
た光源を有するバックライト付表示装置において、 前記光源は少なくとも2つ以上配置されているととも
に、前記拡散板の光源側の面には該拡散板面に近接する
光源の出射光の方向と該拡散板面とが略垂直となるよう
な微小な三角形状の突起が設けられていることによっ
て、上記目的を達成する。
〈作用〉 本発明によれば、拡散板の光源側面に、微小な三角形
状の突起を該拡散板面に近接する各光源の出射光方向に
対して各々垂直に形成することによって、該拡散板表面
上の輝度、特に拡散板表面のうち輝度が最も低くなって
いた少なくとも2つ以上配置された光源のそれぞれの間
隔の中央部直上での輝度を重点的に向上させる。このこ
とは、従来の構造(前者)ではランプから出射光が角度
θ(ランプの鉛直方向と出射光方向とのなす角度、但
し、鉛直方向は拡散板に垂直である。)で出射し拡散板
に入射する場合は角度θ=0(鉛直方向)で出射し拡散
板に入射する場合(拡散板に垂直に入射する場合)に比
べて拡散板の裏面の照射強度がcos θ倍に減少されるの
に対し本発明では拡散板への入射光は角度θによらず拡
散板に垂直に入射するため、拡散板への入射光の強度は
従来のそれの1/cosθ倍になり、輝度を向上させること
ができる。ここで、角度θ=0゜(ランプの鉛直方向)
では、拡散板の裏面には突起を設けないままとし、即ち
ランプの直上の拡散板の裏面では従来(前者)と同じ輝
度とする。そして、ランプの出射光方向θでは、その出
射方向と垂直となるように拡散板裏面に微小な三角形状
の突起を設けることとし、従来(前者)の1/cosθ倍の
輝度を確保することができ、ランプ間の中央の直上での
拡散板表面部分の輝度についても従来(前者)に比べて
向上することができる。
ところで、従来の構造(前者)において拡散板3の表
面(液晶パネル側の面)の輝度を実測した結果は、第5
図において実線の通りである。そして、螢光ランプ1を
線状光源と仮定した上で、拡散板3の表面の輝度を上記
cosθの関数として光学的計算により得た結果は第5図
において破線に示す通りである。この実測値と計算値に
良好な一致が認められ、螢光ランプ1間中央の直上の拡
散板3の表面輝度が最も低くなっている。
なお、この実測及び計算に当って、従来の構造(前
者)としては螢光管ランプ1として冷陰極管4本を使用
し、螢光管ランプ1間の距離l3=32mm,螢光管ランプ1
と反射板2の底面との距離l4=4mm,反射板2の底面の長
さl2=120mm,反射板2の上辺の長さl1=144mm,反射板2
の底面から上端迄の高さl5=10mm,拡散板3の上面から
反射板2の上端迄の長さl6≒2.7mmの例であって、光調
整板4は設けられていない。このように従来の構造(前
者)について、輝度特性が実測値と計算値が良好な一致
を見たが、その計算方法について概説する。
ランプ1の出射光5の拡散板3の裏面への照度Ezは次
式で算出した。
ここで、Kn:ランプ有効長/ランプ表面から拡散板の
裏面までの距離 IΘ:線状光源1m当りのθ方向への光度(cd) θ:鉛直角 l:線状光源の表面から被照点(拡散板の裏面)までの距
離 L:線状光源の有効長 なお、Knは第6図に示す通りである。
本計算では、ランプ1として長さ240mmの螢光ランプ
を4本用い、その螢光管ランプ1(φ6.5冷陰極管)の
表面輝度R=8000(cd/m2)直径D=0.0065(m),長
さdl(m)の円筒状光源として扱い、螢光管ランプの単
位長を当りの光度IΘ=R・D=8000×0.0065=52(c
d)とした。
また、螢光管ランプ1の表面から出射し、反射板2に
て反射される反射光成分6については、螢光管ランプ1
の表面を点火源の集合にn分割して螢光管ランプ1の光
として求め第7図に示すように拡散板3の裏面までの距
離d1,d2をもとに拡散板3の裏面照度Eoを次式として算
出した。
Eo={Io/(d1+d2}ρ ・・・・(B) ここで、ρ:反射板2の反射率 本計算では分割数n=100,反射率ρ=0.9として計算
した。
このようにして計算して得た拡散板3の裏面の照度
(Ez+Eo)を拡散板3の表面(液晶パネル側の面)上の
輝度して計算する場合には、拡散板3上の表面輝度Eは
次式として計算した。
E=τ・(Ez+Eo)/π ・・・・(C) ここで、τ:拡散板3の透過率 本計算はτ=0.54として行った。
なお、この(C)式は拡散板3が完全拡散板として仮
定した場合であり、この仮定を確かめるために実測した
結果を第8図に示している。この第8図において、拡散
板3の表面と裏面の照度を縦軸と横軸にとってて、拡散
板3を完全拡散体と仮定した場合の計算値(一点鎖線)
と実測値(・:A社の拡散板、○:B社の拡散板)を示して
いる。この図から、A社とB社の拡散板はほぼ完全拡散
体と見なしても良く、従って上記(C)式計算上の仮定
は良好といえる。
このように実測値と良好な一致の見られる上記計算に
おいて、螢光管ランプ1の出射光5の拡散板3の裏面へ
の照度Ezはcosθの関数として表わされている。このこ
とは、螢光管ランプ1の出射光がある角度θ傾いて出射
し拡散板3に傾いて入射されると、角度θ=0で出射し
拡散板3に垂直に入射される場合に比べて拡散板3の照
度がcosθ倍に減小することに相当している。このとこ
から、螢光管ランプ1の出射光がある角度θ傾いて出射
したとしても拡散板3に垂直に入射されるようにすれ
ば、拡散板3の照度は、角度θにかかわらず減小するこ
とがなくなり、従来の構造(前者)の場合の1/cosθ倍
されることになる。このことは、螢光管ランプ1間の中
央直上での拡散板表面輝度を向上するには拡散板3の裏
面に入射する出射光が拡散板3と垂直となるようにすれ
ば良いことを示している。このことから、本発明によれ
ば、拡散板の光源側の面に微小な三角形状の突起を形成
することにより光源からの出射光が拡散板に垂直に入射
するようにしたものであるから、従来の構造(前者)に
比べて拡散板の輝度を向上させることのできることが理
解される。
〈実施例〉 第1図は本発明のバックライト付表示装置の実施例の
断面図を、第2図はこの実施例の要部の拡大断面図を示
している。この図において第8図と同等部分については
同一符号にて示している。
1は螢光管ランプであって、4本並設されている。2
は皿形状の反射板であって、内面側に約50μm厚でスカ
イアルミクリスタルホワイト塗装がされており、反射率
0.9である。3′はアクリル系樹脂材からなる拡散板で
あって、上面側は平面状であるのに対し、螢光管ランプ
1側の面(裏面)は突起部が多数形成されている。この
拡散板3′の突起部▲3 ▼は、螢光管ランプ1の長
さ方向に延びており、断面形状が三角形状をなしてい
る。そして、この突起部▲3 ▼は、第2図に示すよ
うに隣接する螢光管ランプ1,1に対向する面にはそれぞ
れ螢光管ランプ1,1からの出射光5が垂直に直接入射す
るよう形成されている。この拡散板3′は螢光管ランプ
1の直上においては平坦とされており、突起部▲3
▼が形成されていない。この拡散板3′の上方には液晶
パネル(図示していない。)が配置されてバックライト
付液晶表示装置が構成される。なお、本実施例において
は第1図乃至第2図にて破線で表わされている部材(光
量調整板4)は設けられていない構成を対象としてい
る。
本実施例においては拡散板3′の突起部▲3 ▼は
螢光管ランプ1に対向する面に螢光管ランプ1の出射光
が垂直に直接入射する。即ち、螢光管ランプ1から角度
θ12…で出射した出射光は、第2図に示すよう
にいずれも突起部,…の螢光管ランプ1に対向する面に
垂直に入射する。従って、螢光管ランプ1間の中央の直
上での拡散板3の表面の輝度が従来の構造に比べて向上
する。
本実施例における拡散板3′の表面(液晶パネル側の
面)における輝度を実測したところ、第3図に示す輝度
特性曲線が得られた。この図において、縦軸に輝度をと
り、横軸に位置をとり、本実施例の輝度特性曲線を一点
鎖線で示している。そして、この図では従来の構造(前
者)における実測値と、計算値とをそれぞれ実線と破線
にて示している。なお、本実施例における構造上の寸法
は従来の構造の寸法と同様としている。
第3図から明らかなように、本実施例における輝度
(一点鎖線)は、上記実測値(実線)と計算値(破線)
と比べて輝度の谷となっているところで高くなってお
り、改善されているのがわかる。
本発明のバックライト付表示装置の例として光量調整
板を設けていない実施例について説明したが、光量調整
板を付加しても良く、次にその例について、第1図及び
第2図を参照して説明する。上記実施例の構造におい
て、光量調整板4′は第1図及び第2図中で示すように
反射板2の上端部上に配置する。この光量調整板4′は
網点状のトットパターンを形成した光量調整フィルムか
らなり、ドットの密度は最も輝度の高い螢光管ランプ1
の直上において最も大きく、当該直上から遠ざかるに従
って小さくなり、螢光管ランプ1間の中央の直上では密
度が0(零)となるように形成されている。この結果、
拡散板3′の表面での輝度は上記1番目の実施例におけ
る螢光管ランプ1,1間の中央の直上での拡散板3′の表
面の輝度に平滑化された特性が得られる。即ち、第3図
中一点鎖線で示す輝度曲線中谷の最低となる点を直線状
に結んだ直線状の輝度特性曲線が得られる。なお、この
実施例において、光調整板4から拡散板3′の上面迄の
寸法は約2.67mmであり、拡散板3′における突起部▲3
▼,…の平面的高さとなる位置から光調整板4′の
上面迄の寸法は約0.85mmである。
上記実施例では突起部▲4 ▼は螢光管ランプ1の
出射光が垂直に入射するような面を形成するものとして
説明したが、垂直に限らずこれに近い角度例えば80゜程
度で入射するような面とすることも可能であり、又、螢
光管ランプ1として4本用いた例として説明したが、こ
の個数に限らず増減したものに適用できるのは勿論のこ
と螢光管ランプ1の他の光源を用いることができるのは
理解される。
〈発明の効果〉 本発明によれば、従来のバックライト付表示装置に比
べて同じ光源であれば拡散板の表面の輝度を向上するこ
とができ、特に従来の装置で最低となっているところの
輝度を重点的に向上することができる。例えば、螢光管
ランプを複数個設け、同じ光度のものを用いた場合であ
れば、本発明における螢光管ランプ間の中央の直上での
拡散板の輝度は従来構造のそれに比べて大巾に向上する
ことができ、カラー液晶表示装置におけるような高輝度
対応の必要なバックライト付表示装置に適用して好適で
ある。 従って、本発明では拡散板輝度の向上に寄与で
き、ひいては表示品位の向上にも役立つ等実用上の効果
大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のバックライト付表示装置の実施例の断
面図を、第2図はこの実施例の要部拡大図を示し、第3
図はこの実施例の輝度特性を説明する特性曲線図を示
し、第4図は従来のバックライト付表示装置の断面図
を、第5図は従来における輝度の実測値と計算値の特性
曲線図を示し、第6図は従来において輝度を計算するに
際しての係数を説明する図を、第7図は従来における輝
度を計算するに際しての模式図を、第8図は従来におけ
る輝度を計算するに際しての拡散板の特性を説明する図
をそれぞれ示している。 1:螢光管ランプ、2:反射板、3:3′:拡散板、▲3
▼:突起部、4:光調整板。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表示装置の裏面側に拡散板を介して配置し
    た光源を有するバックライト付表示装置において、 前記光源は少なくとも2つ以上配置されているととも
    に、前記拡散板の光源側の面には該拡散板面に近接する
    光源の出射光の方向と該拡散板面とが略垂直となるよう
    な微小な三角形状の突起が設けられていることを特徴と
    するバックライト付表示装置。
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