JP2780633B2 - バックライト - Google Patents

バックライト

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JP2780633B2 JP6053557A JP5355794A JP2780633B2 JP 2780633 B2 JP2780633 B2 JP 2780633B2 JP 6053557 A JP6053557 A JP 6053557A JP 5355794 A JP5355794 A JP 5355794A JP 2780633 B2 JP2780633 B2 JP 2780633B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、透過型又は、半透過型
パネルを背面より照射するパネル用バックライトに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近時、ラップトップ型又は、ブック型の
ワ−ドプロセッサ−やコンピュ−タ等の表示装置とし
て、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶
表示装置が用いられている。このようなバックライトに
は、図1に示すように透光性の導光板の一端部に、蛍光
管のような線状光源を併設する1灯型エッジライト方
式、図3に示すように透光性の導光板の対向する二端部
に、蛍光管のような線状光源を併設する2灯型エッジラ
イト方式がよく用いられる。このエッジライト方式の場
合、図2又は図4に示すように、導光板の一方の面に、
通常この導光板材料よりも屈折率が大きい光拡散物質を
部分的に被覆し、その面の全面を光拡散反射板で覆うよ
うに配置されたものが多い。
【0003】特に近時、バックライトがバッテリー駆動
されるようになり消費電力−輝度変換効率のより一層の
向上が望まれており、線状光源を覆う光反射器に反射率
の高い反射板を配したり、導光板の光拡散物質を部分的
に被覆した面に反射率の高い反射板を配したりすること
が提案されている。
【0004】しかし、前記したいずれの方法において
も、消費電力−輝度変換効率は向上するものの未だ充分
でなく、更により一層の向上が望まれている。
【0005】又、前記したように輝度変換効率ばかりで
なく液晶表示装置のコントラストの良好な範囲が限られ
ていることや、パ−ソナルユ−スのワ−ドプロセッサ−
やコンピュ−タ等の表示は秘密保持の観点から例えば斜
め後ろの人から見られないようにするために輝度の指向
性が求められるようになってきた。即ち、表示装置のあ
る方向からの輝度がより増加する表示装置である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、消費
電力−輝度変換効率が高く、かつ高輝度が得られかつ輝
度の指向性を持つバックライトを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の点
につき種々の検討を行った結果、光拡散性を付与した透
光性材料の出光面側に、直線状頂稜又は凸部頂稜を多数
有する透光性シ−トをある方向で配したバックライト
が、光の指向性がより強くなり、実質的に出光面に降ろ
した法線方向近傍に対して、及び、液晶表示装置のコン
トラストの良好な範囲に対して、消費電力−輝度変換効
率の高いバックライトとなることを見出した。
【0008】即ち本発明は、透光性材料からなる導光板
の一方の広い面を光拡散性とし、その面を光反射板で覆
い、前記導光板の少なくとも一側面端部にこれに近接し
た線状光源を有するパネル用バックライトに於いて、同
一面に微細な間隔で直線状頂稜を持つプリズム又は直線
状凸部頂稜が、前記頂稜がほぼ平行となる状態で多数有
する透光性材料からなるシ−トを導光板の出光面側に、
光拡散板又はスペーサー要素を介して、もしくは導光板
と相対する面が粗面の透光性材料からなるシ−トを介し
て空気層を形成して配置したことを特徴とするパネル用
バックライトに関するものである。
【0009】次に本発明を図面に基づいて詳述する。図
5は、導光板の一端部に光源を持つエッジライト方式の
一実施態様の斜視図であり、図6はその断面図である。
同様に図7は、導光板の二端部に光源を持つエッジライ
ト方式の一実施態様の斜視図であり、図8はその断面図
である。
【0010】図中1は導光板であり、光を効率よく通過
させる物質であればよく、石英、ガラス、透光性の天然
又は合成樹脂、例えばアクリル系樹脂等である。導光板
少なくとも一方の面に光拡散性を付与するには、例え
ば、拡散反射率が大きい顔料、例えばチタンホワイトを
含んだ塗料、印刷インキ等の光拡散物質(図中6)をス
クリ−ン印刷等の方法で導光板面上にドット状に印刷す
ることである。その他、導光板の表面を粗面化するか、
小孔を開けるか、小突起を付与するなどして光拡散性を
付与しても良い。
【0011】4は線状光源で、好ましい態様としては、
導光板の端部に光が入光するための間隙(スリット)を
有する光反射器5で、線状光源の光源面とある幅の間隙
をもたせた状態で覆われており、導光板の少なくとも一
端面部に近接してその中心軸が導光板の端面とほぼ平行
となるように設置される。前記線状光源は、蛍光管、タ
ングステン白熱管、オプティカルロッド、LEDを配列
した物等があるが、蛍光管が好ましく、省電力の面か
ら、電極部を除く均一発光部の長さが、近接する導光板
の端部の長さとほぼ等しいことが好ましい。
【0012】鏡面ないし光拡散反射板(図中3)は光拡
散物質を被覆した導光板の面の全面を覆うように配置す
るが、導光板の線状光源を近接させていない残りの端面
部のほぼ全面を覆うように配置すると光の利用効率及び
均一な面状発光を得る点で更に良い。
【0013】7は透光性材料からなる光指向性シ−ト
(以下単にシートと称する)で、同一面に微細な間隔で
互いに平行な、図9に示したような直線状頂稜又は図1
0に示したような凸状頂稜を多数平行状態に有するもの
で、導光板の出光面側に、頂稜面が外側(導光板と相対
する面と反対側)になるように配置する。
【0014】本発明はこのようなシートを導光板の出光
面側に配置する際、導光板の出光面側に、光拡散板又は
スペーサー要素を介して、もしくは導光板と相対する面
が粗面の透光性材料からなるシ−トを介して空気層を形
成して配置したことが特徴である。又、好ましい態様と
しては、前記した頂稜がバックライトの左右方向、即ち
これを用いた表示装置に相対した際の左右方向に平行と
なるように配置されたことである。
【0015】頂稜を持つシートをこのように配置するこ
とにより、バックライトの出光面より出光した光の指向
性を変化させ、出光面に降ろした法線方向近傍に、及
び、液晶表示装置のコントラストの良好な範囲に対する
指向性をより強くさせることができる。
【0016】一般に液晶表示装置のコントラストの良好
な範囲は上下方向よりも左右方向のほうが広い。従っ
て、シートを前記した方向で配置することによって、バ
ックライトの出光面より出光した光の指向性を上下方向
よりも左右方向のほうが広くなるように変化させること
ができる。尚、用いる液晶表示装置のコントラストの良
好な範囲が左右方向よりも上下方向のほうが広い場合
は、前記シートを導光板の出光面側に配置する際、前記
した頂稜がバックライトの上下方向、即ちこれを用いた
表示装置に相対した際の上下方向に平行となるように配
置することは言うまでもない。
【0017】本発明で、導光板と相対する面に空気層
(少なくとも単分子層の)を介在させるには、前記頂稜
を持つシ−トと導光板との間に光拡散板(図中2)を配
置しても良いし、シートと導光板の間に光拡散板を配さ
ない場合は、前記シート(光拡散板又は頂稜を持つシ−
ト)の導光板と相対する面を若干粗面化したり、スペー
サー的要素を配して光学的密着を防止する。又、光拡散
板を出光面の最外側に配置すると、前記シートの構造物
の保護の面でも好ましい。
【0018】本発明は、前記したように、バックライト
の出光面側に、ある条件を満足する形状を持つ透光性材
料からなるシ−トを配置することが特徴であるが、前記
条件を更に詳述すると、前記したシ−ト(図中7)は透
光性材料からなるものであれば特に限定されないが、例
えばメタクリル酸エステル、ポリカ−ボネイト、ポリ塩
化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、
ポリエチレン、ポリプロピレン、繊維素系樹脂、ガラス
等である。
【0019】本発明で用いるシ−トの、出光面側に形成
する互いに平行な直線状頂稜の形状の一例としては図9
に示したように、光学的平面を2つ以上持ついわゆるプ
リズム状のもので、前記2つの光学的平面が交わる頂稜
(図中8)は直線状で、同一面内には微細な間隔(図中
P)で互いに平行な多数の直線状プリズムが存在する状
態のものである。シートに形成するこれら頂稜の頂角は
実質的に同じ形状の部分を持つもので、このことは、頂
点を中心として同一の条件で裁断した際にその頂角が実
質的に同じ角度を持つことを意味する。
【0020】本発明に於いては、前記したシ−トの頂稜
の頂角(図中9)は70〜150度であることが好まし
い。前記頂角のより好ましい角度範囲は用いるシ−トの
材料の屈折率および用いる面状発光体の配光特性に依存
する。例えば屈折率の大なる材料(ポリカ−ボネート、
屈折率n=1.59)を用いた場合は、頂角は70度よ
りも90度、90度よりも100度のほうが好ましく1
50度以上になると本発明の効果は減少し、配光特性、
例えば面状発光体から出光する光が出光面に降ろした法
線方向から45度以内に実質的に集中している場合は、
頂角は100度〜120度が良い。
【0021】本発明で用いるシートの他の例として、頂
稜の形状が円弧を持った凸状(図10中14)である、
いわゆるカマボコ型のシートがある。
【0022】シートに形成した多数の頂稜の分布状態
は、表面から出光される光によってこれら同士の間隔が
視認されにくくする上で、互いに平行で隣り合った頂稜
と頂稜の間隔は10〜1000μmであることが好まし
い。そして前記シ−トの頂稜部の厚さ(図9中t2)は
前記した頂稜の頂角又は円弧の大きさ及び頂稜と頂稜の
間隔で決まるが、多数の直線状頂稜を微細な間隔で互い
に平行な位置関係に維持するための厚さ(図9中t1
が必要で、このt1は光線透過率及びバックライトの薄
型化のためには薄い方が良いが、前記シ−トの製造上の
理由及び強度の点から、前記シ−トの総厚(図9中T)
は10〜3000μm、好ましくは50〜1000μm
が良い。また、同一面に形成する直線状頂稜は、より効
果的には同一形状のものが良い。
【0023】本発明で用いるシートを成形する方法は特
に限定されるものではなく、例えば熱プレスによる金型
成型加工、エンボス加工、鋳型加工、ベ−スフィルム上
に紫外線硬化樹脂を用いる方法、化学処理等の方法で実
質的に同形の直線状頂稜を微細な間隔で互いに平行な状
態で多数有するように成形可能な方法であれば良い。
尚、製造上の理由から頂稜には若干のだれが生じるが、
本発明の効果が認められる範囲であれば良い。
【0024】液晶ディスプレイは、その表示面に降ろし
た法線方向から視認する角度が大きくなる程コントラス
トが低くなるため、実用上、前記法線方向近傍での輝度
が重視される。更に、ビュ−ファインダ−に至ってはそ
の表示面に降ろした法線方向からしか見ないため、実用
上、前記法線方向近傍での輝度が重視される。
【0025】本発明で、前記したように、出光面側が微
細な間隔で互いに平行な多数の直線状プリズムを有する
シ−トを、前記バックライトの出光面に配すると、光の
指向性が現われる。即ち、実質的に出光面に降ろした法
線方向でその面より出光した光の輝度を測定した場合、
前記シ−トを配さない場合に比較して、輝度が増加され
ること、前記出光面に降ろした法線に対してある角度、
例えば40度の方向から同様に測定した輝度が、実質的
に法線方向で測定した時の輝度よりその減少割合が大と
なる(例えば、法線方向で測定した時の輝度のほぼ50
%まで減少する)こと等から、前記した光の指向性が現
れていることが判る。
【0026】
【発明の効果】本発明は比較的小型で、充分な輝度を得
られ、液晶表示装置のコントラストの良好な範囲に対対
しては消費電力−輝度変換効率が大なバックライトとし
て使用できる。
【0027】
【実施例】比較例1〜2、実施例1〜3 次に比較例及び実施例で本発明を更に詳述する。図5に
示すような厚さ2mmの長方形導光板(225mm×127
mm)の短手の端部に、直径4.8mmの太さの冷陰極蛍光
管(ハリソン電機株式会社製ノ−マル管)を配置し、導
光板に接する部分に2mmのスリットを持つ筒型アルミ反
射器の内面に光拡散反射フィルムをラミネ−トしたもの
で覆い、スリットから出光した光が導光板の端部から導
光板に入光するように配置した。一方、導光板面上に被
覆する光拡散物質(チタンホワイトを含む塗料)は、円
形のドットパタ−ンを1.2mmピッチでスクリ−ン印刷
したものであり下記の条件で作成して用いた。光拡散物
質の被覆率が、最小の地点(冷陰極蛍光管側)で6 %、
最大の地点で80 %、その中間ではこれらの比率を順次
増加した値となるように作図した。
【0028】さらに、導光板の出光面側に光拡散フィル
ム(辻本電機製作所D−204)を1枚配置した。冷陰
極管に、インバ−タより30 KHzの交番電圧をかけて一
定電流で駆動させたときの面輝度を、輝度計(トプコン
BM−7)により視野角2度、出光面に降ろした法線方
向に対して、出光面から輝度計までの距離40cmで測定
したところ192cd/m2 であった(比較例1)。
【0029】前記光拡散フィルムの上に、市販の、ポリ
カ−ボネートからなる頂角が90度の互いに平行な直線
状プリズムを多数有する、直線状プリズムの隣り合った
頂稜と頂稜との間隔が350μm の間隔になるように加
工した厚さ360μm のシ−トを直線頂稜が光源の中心
軸と直角となるように、又プリズムが外側になるように
バックライトの出光面側に1枚配置した以外は比較例1
と同一の装置、条件、で操作し、均一な輝度が得られ、
測定した輝度は307cd/m2 であった(実施例1)。
【0030】更に直線状プリズムが内側になるようにバ
ックライトの出光面側に1枚配置した以外は以外は実施
例1と同一の装置、条件、で操作し、測定した輝度は1
5cd/m2 であった(比較例2)。更にプリズム状の突起
の頂角を70度にした直線状プリズムを用いた以外は実
施例1と同一の装置、条件、で操作し、測定した輝度は
245cd/m2 であった(実施例2)。更にプリズム状の
突起の頂角を100度にした以外は実施例1と同一の装
置、条件、で操作し、測定した輝度は290cd/m2 であ
った(実施例3)。また、プリズム状の突起の頂角は9
0度までは光の指向性が強いが、光の指向性のピ−クは
法方線方向以外にも大きなピ−クを持つ分裂した状態で
あった。
【0031】次に、バックライトの配光特性を調べるた
めに、比較例1、実施例1、実施例2、実施例3、につ
いて、冷陰極管に、インバ−タより30 KHzの交番電圧
をかけて一定電流で駆動させたときの面輝度を、輝度計
(トプコンBM−7)により視野角2度で、図11に示
すように出光面に降ろした法線方向に対しての角度を上
下方向(即ち直線状頂稜とは垂直な方向)に0度から7
0度まで変化させ、出光面から輝度計までの距離40cm
で測定したときの輝度の値を図12に示した。また同様
に、バックライトの配光特性を調べるために、比較例
1、実施例1、実施例2、実施例3、について、冷陰極
管に、インバ−タより30 KHzの交番電圧をかけて一定
電流で駆動させたときの面輝度を、輝度計(トプコンB
M−7)により視野角2度で、図11に示すように出光
面に降ろした法線方向に対しての角度を左右方向(即ち
直線状頂稜とは平行な方向)に0度から70度まで変化
させ、出光面から輝度計までの距離40cmで測定したと
きの輝度の値を図13に示した。この図から、本発明の
バックライトを用いると輝度が増加し、光の指向性が顕
著であることが判る。
【0032】直線状プリズムを多数有するシ−トの代わ
りに、フィルムの上に、厚さ50μm のポリエチレンテ
レフタレートのベ−スフィルムの上に印刷法によって紫
外線硬化樹脂で多数の直線状凸部を、凸部の底面の直径
が50μm 、底面から凸部までの高さが25μm 、凸部
と凸部の間隔が50μm になるように形成したシ−トを
用いた以外は実施例1と同一の装置、条件、で操作し、
測定した輝度は235cd/m2 であった(実施例4)。
【図面の簡単な説明】
【図1】1灯型エッジライト方式のバックライトの一例
を示す斜視図
【図2】1灯型エッジライト方式のバックライトの一例
を示す断面図
【図3】2灯型エッジライト方式のバックライトの一例
を示す斜視図
【図4】2灯型エッジライト方式のバックライトの一例
を示す断面図
【図5】本発明の一実施態様の斜視図
【図6】本発明の一実施態様の断面図
【図7】本発明の一実施態様の斜視図
【図8】本発明の一実施態様の断面図
【図9】本発明で用いるシ−トの一例を示す斜視図
【図10】本発明で用いるシ−トの一例を示す斜視図
【図11】本発明で用いた測定方法の概念図
【図12】出射光輝度の角度分布(上下方向)を示す図
【図13】出射光輝度の角度分布(左右方向)を示す図
【符号の説明】
1:導光板 2:光拡散板 3:反射板 4:線状光源 5:反射器 6:光拡散物質 7:直線状プリズムを持つシ−ト 8:直線状頂稜 9:プリズムの頂角 10:バックライト 11:輝度計 12:出光面に降した法線方向に対しての角度 13:出光面に降した法線 14:凸状部頂稜

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性材料からなる導光板の一方の広い
    面を光拡散性とし、その面を光反射板で覆い、前記導光
    板の少なくとも一側面端部にこれに近接した線状光源を
    有するパネル用バックライトに於いて、同一面に微細な
    間隔で直線状頂稜を持つプリズム又は直線状凸部頂稜
    が、前記頂稜がほぼ平行となる状態で多数有する透光性
    材料からなるシートを、前記頂稜の稜線方向を前記パネ
    ルの左右方向とほぼ一致させた状態で、前記導光板の出
    光面側に、光拡散板又はスペーサー要素を介して空気層
    を形成して配置したことを特徴とするパネル用バックラ
    イト。
  2. 【請求項2】 透光性材料からなる導光板の一方の広い
    面を光拡散性とし、その面を光反射板で覆い、前記導光
    板の少なくとも一側面端部にこれに近接した線状光源を
    有するパネル用バックライトに於いて、同一面に微細な
    間隔で直線状頂稜を持つプリズム又は直線状凸部頂稜
    が、前記頂稜がほぼ平行となる状態で多数有する透光性
    材料からなるシートを、前記頂稜の稜線方向を前記パネ
    ルの左右方向とほぼ一致させた状態で、前記導光板の出
    光面側に、前記透光性材料からなるシートの導光板と相
    対する面を粗面とすることにより空気層を形成して配置
    したことを特徴とするパネル用バックライト。
  3. 【請求項3】 直線状頂稜を持つ透光性材料からなるシ
    ートの外側に光拡散板を配した請求項1又は2記載のパ
    ネル用バックライト。
  4. 【請求項4】 隣り合った頂稜と頂稜との間隔が、10
    〜1000μmであるシートを用いる請求項1〜3いず
    れか一項に記載のパネル用バックライト。
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