JP2891591B2 - バックライト - Google Patents

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、前記したいづれの方法において
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、その面を鏡面ないし光
拡散反射板で覆い、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、導光板の出光面側に、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、前記頂稜が前記パネルの左右方向で平
行となる状態に、即ち、これを用いた表示装置に対面し
た場合水平方向で平行となる状態に、出光面側に１枚以
上配置した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
の一方の面に光拡散性を付与するには、例えば、導光板
の材質に比較して高屈折率を持ち、かつ拡散反射率が大
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、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が特徴である。

【００１５】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】尚、導光板面上に付与された光拡散物質
（図中６）のパタ−ンの識別が困難となるように、必要
に応じて、前記シ−トと前記導光板との間に光拡散板
（図中２）を配置しても良いし、前記シ−トの外側に配
置しても良い。このように配置することは、前記シート
の構造物の保護の面で好ましい。ただし、前記シ−トと
導光板とは光学的に密着しないこと（例えば空気層を介
していること）が必要であるので、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ことが必要である。

【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ｔ_２）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ｔ_１）
が必要で、このｔ_１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】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２．０ｍｍの長方形導光板（２２５ｍｍ
×１２７ｍｍ）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３０ＫＨｚ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／ｍ^２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、測定した輝度は３０７
ｃｄ／ｍ^２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／ｍ^２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／ｍ^２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２９０ｃ
ｄ／ｍ^２であった（実施例３）。また、プリズム状の突
起の頂角は９０度までは光の指向性が強いが、光の指向
性のピークは法線方向以外にも大きなピークを持つ分裂
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３０ＫＨｚ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
７０度まで変化させ、出光面から輝度計までの距離４０
cm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３０ＫＨｚ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】実施例４ 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／ｍ^２であった。

【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：出光面に降ろした法線方向に対しての角度 １３：出光面に降ろした法線 １４：凸状部頂稜

Claims (2)

(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、その面を鏡面ないし光拡散反射板で
   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、
   前記導光板の出光面側に光拡散板を配置し、同一面に微
   細な間隔で、頂角が９０度より大きく１５０度以下であ
   る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
   左右方向と一致させた状態で、出光面側に１枚以上配置
   したパネル用バックライト。
2. 【請求項２】 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記載のパ
   ネル用バックライト。