JP2904164B2 - 液晶表示装置用バックライト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用バ
ックライトに関し、特に導光板の側面に軸光源を配置し
たエッジライト方式の液晶表示装置用バックライトに関
する。

【０００２】

【従来の技術】最近の液晶表示装置は、薄型軽量化が進
み、液晶表示装置用バックライトは、エッジライト方式
が主流となってきている。このエッジライト方式では、
図１１に示すように、透過性の高いアクリル樹脂等から
なる導光板４の一側面もしくは二側面に、冷陰極管等の
軸光源２を、導光板の側面に対し軸が平行になるように
設置している。また、軸光源２の対向にある導光板４の
側面は、例えば、図１２に示すように、軸光源２の長手
方向と平行な方向の導光板４内を通る光の分光分布が均
一になるような凹レンズ機能を有する凹凸面２０が形成
されている（実開昭６２−７４２８２参照）。

【０００３】軸光源２の周囲には、図１１に示したよう
にランプホルダー３によって支持されている高反射性の
リフレクタシート５が設置されており、図１３に示すよ
うに軸光源から直接導光板内へ入射しない光２１、２２
を反射させて、導光板の方向へ導き、光の利用効率を高
めている。

【０００４】図１４に示すように、軸光源から発せられ
た光２３は、対向にある平滑な導光板の側面７に入射光
２４と反射光２５の２成分が存在し、入射光２４のみが
導光板内へ入射する。この導光板内へ入射した光２４
は、図１１のように表面側へ反射させるために下面に設
けられた白色のドット印刷パターン８によって乱反射さ
せられ乱反射光２６となり、均一な面光源として発光す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】実開昭６２−７４２８
２において、軸光源から発せられた光は、凹凸が形成さ
れた導光板側面（光の入射面）に対し、スネルの法則に
より、ある一定の入射角（臨界角）を境に、導光板内に
入射する成分の光と、全反射する成分の光の２つが存在
する。また入射成分の光の中でも、全てが導光板内に入
射するのではなく必ず反射光が存在し、凹凸が形成され
た導光板の側面に対し、凹凸を形成する面に対し光の入
射角が９０度の時が最も反射が少なく、導光板内に光を
入射させることができる。

【０００６】しかしながら、軸光源の対向にある導光板
の側面に形成された凹凸の面が平滑面であるために、光
の入射角が９０度となりえるのは、凹凸の面に対し法線
方向に軸光源から発せられた成分の光のみとなり、それ
以外の成分の光には反射光が必ず存在し、光の利用効率
を低下させている。

【０００７】また、反射光は、ランプホルダーによって
支持された高反射性のリフレクタフィルムによって反射
を繰り返し、再度、導光板内へ入射するが、この場合
も、前述したように導光板の側面に形成された凹凸の面
に対し、入射と反射の２成分が存在する。この動作を繰
り返し、軸光源から発せられた光は、導光板内に入射し
ようとするが、光は反射を繰り返す度に減衰が生じるた
め、更に光の利用率に損失が生じることになる。そのた
め、軸光源から発せられた光の一部のみが、導光板内に
入射することになり、軸光源全体の光量と比較すると、
実際に導光板内に入射して面光源として利用されている
光の利用率に限りがある。

【０００８】本発明の目的は、軸光源から発せられた光
が、導光板内に入射する際の反射を低減し、入射効率を
高め、高輝度を維持できるようにした、エッジライト方
式の液晶表示装置用バックライトを提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のエッジライト方
式の液晶表示装置用バックライトは、高透過性で表裏両
面と外周側面を有し、裏面には、軸光源から発せられ、
入射した光を乱反射させるために高反射性の白色のドッ
ト印刷パターンを有する方式の導光板と、その導光板の
一側面もしくは二側面に、軸が平行になるように軸光源
が設置されている。

【００１０】この軸光源の周囲には、ランプホルダによ
って支持されている高反射性のリフレクターフィルムが
設置され、前記導光板の側面で、軸光源と対向している
光の入射面に、極微小な円弧状の凹凸を形成している。
円弧状の凹凸は、０．１〜０．３ｍｍ程度の大きさであ
る。

【００１１】軸光源からあらゆる方向に発せられた光
は、軸光源の対向にある導光板の側面に円弧状の凹凸が
形成されているため、平滑な面と比較すると、円弧状の
凹凸に対し法線方向、つまり光の導光板の側面に対する
入射角が９０度になっている割合が高くなる。よって、
導光板の側面で起きる反射が最も少ない光の入射角を得
る割合が高くなり、軸光源から発せられた光を、導光板
の側面で起こる反射を低減させ、導光板内に入射させる
ことができる。また、導光板の入射面での光の反射が低
減することから、反射光がリフレクターフィルムの反射
により再度、導光板内に入射する際の、反射を繰り返す
ことによる光の減衰も低減させることになり、更に光の
利用効率が高くなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を用いて説明する。図１は、本発明に関するエ
ッヂライト方式を採用した液晶表示装置用バックライト
の一実施の形態を示す断面図である。この実施の形態に
示す液晶表示装置用バックライトは、プラスチックや金
属製のシャーシ１、冷陰極管や熱陰極管などの蛍光管を
使用した軸光源２、プラスチックや金属製のランプホル
ダー３、高透過性樹脂で成形された方形の導光板４、高
反射性のフィルムでできたリフレクターフィルム５、金
属製のリアカバー６で構成されている。導光板４の側面
７には、その側面７と軸が平行になるように軸光源２を
設置し、周囲にはリフレクターフィルム５が設置されて
いる。軸光源２とリフレクターフィルム５は、ランプホ
ルダー３によって支持されており、更に、導光板４とラ
ンプホルダー３は、シャーシ１の中に収納され、下方の
リアカバー６により全体が支持されている。

【００１３】導光板４の下面には、高反射性樹脂で印刷
された白色のドット印刷パターン８が形成されており、
軸光源２から発せられ導光板４に入射した光を乱反射さ
せ、バックライトの照光面を均一に照射する構成になっ
ている。また、軸光源２を対向に設置する導光板の側面
７には、図２に示すように極微小な円弧状の凹凸９が、
一面全体に形成されている。

【００１４】このような構成の液晶表示装置用バックラ
イトにおいて、軸光源２から発せられた光は、図３に示
す光１０のように直接、対向の導光板の側面７に向かう
成分と、光１１のように高反射性のリフレクターフィル
ム５によって反射させられ導光板の側面７に向かう２成
分の光が存在し導光板内に入射する入射光１２となる。
入射光１２は、光１２ａのように導光板下面に形成され
た白色のドット印刷パターン８によって乱反射させら
れ、バックライトの照光面を均一に照射する構成になっ
ている。

【００１５】次に本発明の実施の形態の動作について、
図４、図５、図６を参照して詳細に説明する。図４に示
したように、軸光源２から発せられた光１３は、スネル
の法則により、導光板の側面に形成された円弧状の凹凸
の面に対する入射角θ₁ ＝４２度（臨界角）を境に、入
射光１４と反射光１５の２成分が存在し、入射角θ₁＝
４２度以下の場合は、導光板の側面に対し全反射が起こ
り、反射光となる。この反射光１５は、例えば、図５に
示すようにランプホルダー３によって支持されたリフレ
クターフィルム５の点５ａ、５ｂ、５ｃによって反射を
繰り返し、反射による光の減衰を生じながら光１６のよ
うに再度、導光板内へ入射する入射光となる。

【００１６】しかしながら、図６に示すように、本発明
では導光板の側面７に極微小な円弧状の凹凸９を形成し
ているため、例えば、軸光源２から発せられる光１３の
発光の原点を１７、発射角をθ₂ ，θ₃ 、円弧状の凹凸
９に対する光の入射角をθ₁とした場合、光１３の発射
角がθ₂ 〜θ₃ の範囲で円弧状の凹凸９に対し法線方向
の入射角θ₁ を得ることができる。つまり光１３が導光
板の側面に入射する際の反射が最も少ない光の入射角θ
₁ ＝９０度を得る割合が高くなり、軸光源２から発せら
れた光が導光板内に入射する際に起こる反射を低減さ
せ、より多くの光を直接導光板内に入射させることがで
きる。

【００１７】また、導光板の側面７で起きる反射光の割
合も減少するため、図５で説明したように、反射光がリ
フレクターフィルム５によって反射を繰り返し再度、導
光板内に入射する際の、反射を繰り返すことによる光の
減衰も低減させ、更に光の利用効率も高くなり、従来に
比べ５〜１０％程度、より高輝度を維持した液晶表示装
置用バックライトを得ることができる。

【００１８】本発明の実施例について、以下に説明す
る。図７は、本発明に関するエッジライト方式を採用し
た液晶表示装置用バックライトの第１の実施例を示す断
面図である。この実施例に示す液晶表示装置用バックラ
イトは、ポリカーボネート樹脂で成形された黒色のシャ
ーシ１、直径２．４ｍｍ、長さ２３０ｍｍの冷陰極管を
使用した軸光源２、真鍮性のランプホルダー３、アクリ
ル樹脂で成形された縦１５０ｍｍ、横２２０ｍｍ、厚さ
４．０ｍｍの直方形の導光板、表面に銀が蒸着されたリ
フレターフィルム５、アルミ製のリアカバー６で構成さ
れている。導光板４の側面７の対向には、その側面７と
軸が平行になるように軸光源２を設置し、軸光源２を取
り巻くようにリフレクターフィルム５が設置されてい
る。導光板４の下面には、バックライトの照光面が均一
に光るようにパターン配列された白色のドット印刷パタ
ーン８が形成されている。また、導光板の側面７は、図
８に示すような高低差０．５μｍ、ピッチ０．３ｍｍの
円弧状の凹凸９が、一面全体に規則的に形成されてい
る。このような円弧状の凹凸は、導光板の側面を研磨す
る際に、研磨機による仕上げを荒くすることによって作
ることができる。

【００１９】次に本発明の第１の実施例の動作につい
て、図９を参照して説明する。図９に示したように、軸
光源２から発せられた光１３は、導光板の側面７に対し
入射光１４と反射光１５の２成分が存在する。光１３の
入射角θ₁ が４２度以下の場合は、スネルの法則により
全反射し、導光板内に入射することはない。しかしなが
ら、図５に示したように反射光１５は、リフレクタフィ
ルム５の点５ａ、５ｂ、５ｃで反射を繰り返し、反射に
よる光量の減衰を生じながら光１６のように再度、導光
板内へ入射する。

【００２０】ここで、図９に示したように軸光源２から
発せられる光の発光の原点を１７、光の発射角をθ₂ と
すると原点１７から発せられた光は、導光板の側面７の
表面が円弧状の凹凸形状になっているため光１８、１９
のように、発射角θ₂ ＝９０度以外の場合でも導光板の
側面７に形成された円弧状の凹凸９に対し入射角θ₁が
９０度になる。つまり光の導光板の側面７での反射が最
も少ない光の入射角を得ることができる割合が高くな
る。

【００２１】また、導光板の側面７で起きる光の反射が
減少するため、図５で説明したような反射光１５が再
度、導光板内に入射しようとする際に、リフレクターフ
ィルム５の点５ａ、５ｂ、５ｃで起きる反射を繰り返す
ことによる光の減衰を低減させ光の利用効率が高くな
る。結果的に導光板の側面７を平滑に形成した液晶表示
装置用バックライトに比べ、６％程度の輝度増加が得ら
れる。

【００２２】次に、第１の実施例の導光板の側面形状の
みを変更した、本発明に関する第２の実施例について説
明する。この実施例に示す液晶表示装置用バックライト
の軸光源２の対向にある導光板の側面７は、図１０に示
すような高低差０．５μｍ、ピッチ０．１ｍｍの円弧状
の凹凸９が一面全体に規則的に形成されている。ここ
で、図９で示したように軸光源２から発せられる光の発
光の原点を１７、光の反射角をθ₂ とすると、原点１７
から発せられた光は、導光板の側面７の表面が円弧状の
凹凸形状になっているため光１８、１９のように、発射
角θ₂ ＝９０度以外の場合でも導光板の側面７に形成さ
れた円弧状の凹凸に対し光の入射角θ₁ が９０度にな
り、導光板の側面７で起きる反射が最も少ない光の入射
角を得ることができる割合が高くなる。

【００２３】また、円弧状の凹凸のピッチが、第１の実
施例に比べ１／３になっているため、光の入射角θ₁ ＝
９０度になる軸光源２上の光の発光の原点１７を得る割
合が３倍になり、導光板の側面７で起きる光の反射が最
も少ない光の入射角を得る割合が更に高くなる。結果的
に導光板の側面７を平滑に形成した液晶表示装置用バッ
クライトに比べ、１０％程度の輝度増加が得られる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置用バックライトは、方形の導光板とその一側面に軸
が平行になるように設置された軸光源を有し、軸光源が
設置された対向の導光板の光の入射面に、極微小な凹凸
を形成している。このため、軸光源から発せられた光
は、入射面に対し法線方向、つまり反射が最も少ない光
の入射角の割合を多くすることができる。よって、効率
よく導光板内に入射させ、高輝度な液晶表示装置用バッ
クライトを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバックライトの一実施の形態を示した
断面図である。

【図２】本発明のバックライトの一実施の形態の凹凸部
を示した図である。

【図３】本発明のバックライトの一実施の形態におい
て、光が導光板に入射する際の光路を示した断面図であ
る。

【図４】軸光源から発せられた光が導光板に入射する際
の光路を示した図である。

【図５】リフレクターフィルム上の反射で生じる光の損
失について示した断面図である。

【図６】本発明のバックライトで、導光板に光が入射す
る際の光の発射角と入射角を示した図である。

【図７】本発明のバックライトの実施例を示した断面図
である。

【図８】本発明のバックライトの第１の実施例の導光板
の側面を示した図である。

【図９】本発明の実施例の光の入射光路を示した図であ
る。

【図１０】本発明のバックライトの第２の実施例の導光
板の側面を示した図である。

【図１１】従来のバックライトを示す断面図である。

【図１２】従来のバックライトの凹凸形状を簡単に示す
図である。

【図１３】軸光源から発せられた光がリフレクターフィ
ルムにより反射させられ、導光板に入射する際の光路を
示した図である。

【図１４】入射光と反射光について簡単に説明した図で
ある。

【符号の説明】

１ シャーシ ２ 軸光源 ３ ランプホルダー ４ 導光板 ５ リフレクターフィルム ６ リアカバー ７ 導光板の側面 ８ ドット印刷パターン ９ 円弧状の凹凸 １０，１１，１３，１６，１８，１９，２１，２２，２
３ 光 １２，１４，２４ 入射光 １２ａ，２６ 乱反射光 １５，２５ 反射光 １７ 発光の原点 ２０ 凹凸面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示部の裏面から光を照射する光源
   で、光を乱反射させて液晶表示部へ導くことができる導
   光板と、その導光板の側面に対向設置された軸光源とを
   有する液晶表示装置用バックライトにおいて、前記軸光
   源の対向にある導光板の側面に、０．１〜０．３ｍｍの
   ピッチで高低差が０．５μｍ程度の円弧状の凹凸を形成
   したことを特徴とする液晶表示装置用バックライト。