JP2913497B2 - 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に示す
ように、導光板の一方の面に光拡散物質を部分的に被覆
し、その面のほぼ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、これらワ−プロ、パソコンの性
能向上のため、小型化、視認性の向上、消費電力−輝度
変換効率の向上がより一層望まれており、線状光源を覆
う光反射器に、光拡散反射率の高い光拡散反射フィルム
を配し、これを導光板表面に両面接着テ−プ（以下両面
テ−プと略称する）又は接着剤等で固定することが提案
されている。

【０００４】前記したように、光拡散反射フィルムを導
光板表面に両面テ−プ又は接着剤等で固定することの理
由は、固定部の厚さを両面テ−プ又は接着剤等の厚さ程
度（例えば０．１〜０．２ｍｍ）と薄くすることが出来
るからである。仮に前記固定部を外部から、例えばプレ
−トのようなもので押さえ付ける場合は充分な強度を持
つプレ−トの厚さ（例えば１〜２ｍｍ）及び前記プレ−
トの固定（例えばプレ−ト両端をネジ等で固定する等）
方法が必要となる。その結果、固定部が厚くなり、例え
ばＴＡＢ方式の液晶モジュ−ルをバックライトの上に配
置したときなどの総厚が前記固定部の分（例えば１〜２
ｍｍ）だけ厚くなることになる。

【０００５】しかし、光拡散反射フィルムと導光板表面
とが両面テ−プ又は接着剤等で接着固定された形態のも
のは、その固定部分の導光板表面に存在する空気が排除
されるため、両面テ−プ又は接着剤等が接着されている
導光板表面では、導光板端部から入射した光線が全反射
せずに、両面テ−プ又は接着剤等または接着の際に巻き
込まれた所々に存在する微細な空気で光拡散反射され、
結果的には両面テ−プ又は接着剤等が光を拡散させる機
能を有する光拡散エレメントを形成することになり、両
面テ−プ又は接着剤等が接着されている導光板表面近傍
が異常発光し、その分、光の損失となるばかりでなく、
両面テ−プ又は接着剤等が接着されている導光板表面の
みならず導光板の中央部方向にまで異常発光現象が現
れ、導光板面上の輝度分布の均一ないわゆる有効発光面
積が減少するので、前記した消費電力−輝度変換効率は
もとより、視認性が悪化するなどの問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、外形
寸法に対して可能な限り有効発光面積が大きくかつ消費
電力−輝度変換効率が高い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、バックラ
イトの線状光源近傍の構造と導光板出光面の輝度分布に
ついて種々の検討を行った結果、サイドライト方式のバ
ックライトに於いて、線状光源を覆った光拡散反射板又
は同フィルムの端部と導光板の接点の状態が、ある状態
の時に外形寸法に対して可能な限り有効発光面積が大き
くかつ消費電力−輝度変換効率が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
の一方の広い面に光を拡散させる機能を付与し、その面
を鏡面ないし光拡散反射板又は同フィルムで覆い、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、線状光源
近傍の導光板の出光面側の端部に接着された光拡散反射
板又は同フィルムで線状光源が覆われており、かつ、少
なくとも前記接着部分に対応する導光板の裏面部分は、
空気層を介して光拡散反射板又は同フィルムが積層され
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更に詳述す
る。

【００１０】図１は、本発明の一実施態様の概略を表す
斜視図であり、図２は、同断面図である。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。２は光拡散板で、導光板面より出
光した光を散乱させて通過させるものである。本発明で
は、この光拡散板を一枚又は複数枚用いる。

【００１１】導光板１の広い面の少くとも一方に光を拡
散させる機能を付与するには、光散乱物質、例えば、Ｓ
ｉＯ₂、ＢａＳＯ₄、ＴｉＯ₂等を含んだ塗料、印刷イン
キ等をスクリ−ン印刷等の方法で導光板面上にドット状
に印刷するなどして行う。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。

【００１２】鏡面ないし光拡散反射板又は同フィルム３
は少なくとも光散乱物質を被覆した導光板の面のほぼ全
面を覆うように配置する。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ように線状光
源の中心軸が同端面と平行となるように配置し、線状光
源の、導光板の端部と相対する面以外の表面を光拡散反
射板又は同フィルム５で覆う状態で配置することであ
る。

【００１３】本発明で、線状光源を覆う光拡散反射板又
は同フィルムは、光を拡散反射させるものであれば良
く、ポリエステルなどの樹脂に光拡散性物質（例えばＴ
ｉＯ₂、ＢａＳＯ₄、など）を混入させたもの、ポリエス
テルなどの樹脂を発泡させて光拡散性を付与したもの、
Ａｌ板などに前記光拡散性物質を塗布したものなどがあ
るが、入射した光線を拡散反射する性質があれば良くそ
の材質は特に限定されない。

【００１４】本発明の特徴は、線状光源に近接した導光
板端部の構造にあるが、その構造を図３に示した。線状
光源を覆った光拡散反射板又は同フィルムの端部と導光
板の出光面側端部の接点の状態は、図３に示すように、
線状光源を覆う光拡散反射板又は同フィルムの導光板の
出光面側の端部（図中７）が、導光板の端部の出光面の
表面と例えば両面テ−プ、片面接着テープ又は接着剤等
（図中８）で接着されており、前記接着された導光板の
部分に相対する導光板の裏面側の表面が、空気層を介し
て光拡散反射板又は同フィルムで覆われている。

【００１５】線状光源を覆った光拡散反射板又は同フィ
ルムの他方（導光板の端部に接着した側の反対側）の端
部は、前記鏡面ないし光拡散反射板又は同フィルム（図
中３）の外側（導光板に面していない側）に接着されて
いるか（図中９）、前記鏡面ないし光拡散反射板又は同
フィルムと一体化されているか、更に外側の構造物で挟
持されているかして、少なくとも線状光源を覆った状態
であれば良い。

【００１６】尚、前記した導光板裏面の空気層を介して
光拡散反射板又は同フィルムで覆われている以外の導光
板底面は、光拡散反射板又は同フィルム、又は、鏡面反
射板又は同フィルムで覆われている状態にすると光の利
用効率の点で良い。ここで用いる鏡面反射板又は同フィ
ルムは銀、アルミニウムなどの材質のものである。

【００１７】前記した空気層の厚さは、特に制限されな
いが、最大の厚さはバックライトの薄型化のためには薄
い方がよく、好ましくは０．５ｍｍ以下、最小の厚さは
少なくとも単分子層の分子が存在する程度の間隔で良
い。

【００１８】前記線状光源４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、有効発光面積の輝度分布の
均一性の面及び省電力の面から、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。

【００１９】又、光拡散反射板又は同フィルムと導光板
との接着部分の幅は、線状光源と平行な部分全面に、強
度的に充分耐えられる程度の接着幅を持つ程度で良く、
可能な限り狭い幅であることが好ましい。

【００２０】本発明の主要部は、このような構成からな
り、パネル、特に液晶パネルのバックライトとして使用
される。本発明では、更に以下に示すような構成とする
ことが好ましい。

【００２１】即ち、本発明の導光板に施す光拡散物質
は、好ましくはドット状即ち点状に形成するものである
が、このドットの形状は特に制限されるものでなく、円
形、角形、交差線で形成されたいづれでもよい。これら
は導光板上に仮想される一定の間隔を持った直交線の交
点（グリッド）上に施されるが、直交線の間隔は０．５
〜３ｍｍ更に好ましくは０．８〜２ｍｍの間で導光板の
厚さに応じて適宜選択される。

【００２２】更に、前記光拡散物質の被覆状態は、導光
板面上で線状光源部近傍で被覆率が１％〜５０％、光源
から最遠部で２０％〜１００％であることが好ましく、
光源からの距離が大となるにつれて、光源から線状光源
を近接させた一側面端部の被覆点から始めて被覆率が順
次大となるように被覆することが好ましい。ここで言う
被覆率とは、導光板面の単位面積当たりに施した光散乱
物質の被覆面積の割合を言う。

【００２３】

【発明の効果】本発明は小型で、外形寸法に対して可能
な限り有効発光面積が大きく、良好な輝度分布が得ら
れ、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。

【００２４】

【比較例及び実施例】次に比較例及び実施例で本発明を
更に詳述する。図１に示すような厚さ４ｍｍの長方形ア
クリル板（２０５ｍｍ×１６０ｍｍ、旭化成株式会社製
デラグラスＡ）の長手の両端部に、直径３．８ｍｍ長さ
２３０ｍｍ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、図２に示すように、その管
の外周を光拡散反射フィルム（ＩＣＩ社製メリネックス
３２９）で覆い、光拡散反射フィルムの導光板端部と対
向する幅４ｍｍの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。

【００２５】一方、導光板面上には光散乱物質（チタニ
ア）を含むインクを円形のドットパタ−ンで１ｍｍピッ
チでスクリ−ン印刷し、スクリ−ン版下は、下記の条件
でＣＡＤを用いて作成した。光拡散物質の被覆率が、最
小の地点（線状光源近傍）で２０％、最大の地点（導光
板中央部）で９５％、その中間では被覆率が最小の地点
からこれらの比率を順次増加した値となるように作図し
た。尚、有効発光面積（印刷を施した部分）は２０４ｍ
ｍ×１５２ｍｍであり、導光板の線状光源側から４ｍｍ
の地点から有効発光部として利用できるものを用いた。
後述する両面テ−プの幅が３．５ｍｍであることを考え
合わせれば、光拡散反射フィルムと導光板を積層した部
分から０．５ｍｍの地点から有効発光部として利用でき
る。従来の技術では前記０．５ｍｍのところが異常発光
のため５〜１０ｍｍも必要であったことを考えると極め
て外形寸法に対して有効発光面積が大きい。

【００２６】厚さ０．１３ｍｍのポリエステルからなる
白色の光拡散反射板（ＩＣＩ社製メリネックス３２９）
は導光板の光散乱物質を被覆した面の全面を覆うように
配置した。厚さ０．１８ｍｍのポリカ−ボネ−トからな
る光拡散板（ＧＥ社製８Ｂ３６）は粗面側が導光板側と
は反対側になるようにして、導光板の出光面のほぼ全面
を覆うように配置した。

【００２７】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（菅電流５ｍＡ）で駆動させ
たときの面輝度を、輝度計（トプコンＢＭ−８）により
測定した。

【００２８】（実施例１）光拡散反射フィルムの導光板
の出光面側の端部を、導光板の出光面の表面と幅３．５
ｍｍ厚さ０．１６ｍｍの両面テ−プ（株式会社寺岡製作
所製ＷＰＴ−Ｎｏ７５０Ｆ）で接着し残余の部分で光源
を覆い、フイルムの他端部を、導光板の光拡散物質を部
分的に被覆した面を覆った光拡散反射フィルムの端部と
同端部が導光板側となるように両面テ−プで接着し、導
光板面と空気層を介して両者を積層した。このものを用
いて輝度を測定した結果、この時の有効発光面積内の９
９点（均等割り）平均輝度は１３００ｃｄ／ｍ²であっ
た。そして光拡散反射フィルムの導光板の出光面側の端
部近傍の異常発光部は、線状光源から離れる方向に２ｍ
ｍ以内で消滅し、異常発光部の最大輝度は１７００ｃｄ
／ｍ²であった。

【００２９】（比較例１）光拡散反射フィルム端部と導
光板表面との接着部分と相対する導光板裏面側の部分
が、空気層を介して鏡面反射フィルム（中井工業株式会
社製Ａｇフィルム）で覆われるようにした以外は実施例
１と同様な配置とし輝度を測定した結果、平均輝度は１
２７０ｃｄ／ｍ²であった。そして光拡散反射フィルム
の導光板の出光面側の端部近傍の異常発光部は線状光源
から離れる方向にほぼ６ｍｍの地点で消滅し、異常発光
部の最大輝度は２４００ｃｄ／ｍ²であった。

【００３０】この時に光拡散板を剥がして異常発光部を
斜めから観察したところ、異常発光の原因は、線状光源
を近接させた導光板端部から入射した光線が、光拡散反
射フィルムと導光板表面とを接着している両面テ−プ部
で光拡散反射され、両面テ−プ部が光を拡散させる機能
を有する光拡散エレメントを形成し両面テ−プ部そのも
のが異常発光し、そこから出た光線が導光板を挟んで両
面テ−プ部とは反対側の鏡面反射フィルムによって鏡面
反射（正反射）され、再び両面テ−プ部近傍に光線が戻
り、この光線は両面テ−プ部で光拡散反射されるため、
導光板表面に対して臨界屈折角より小さな光線となり、
直ちに両面テ−プ部近傍から出光するためと考えられ
た。

【００３１】尚、実施例１では、前記両面テ−プ部から
出た光線が導光板を挟んで両面テ−プ部とは反対側の拡
散反射板によって拡散反射（拡散反射は鏡面反射と異な
り正反射されないので、反射面に当たった光線はあらゆ
る方向に反射される）されるので再び両面テ−プ部近傍
に戻る光線は僅かであり、従って有効発光面積内の均一
な面状発光に寄与すると考えられる。

【００３２】（比較例２）両面テ−プで接着された導光
板の表面部分と相対する導光板裏面部分が、空気層を介
して光吸収フィルムで覆われるようにし、光拡散反射フ
ィルムとの接着部分で、光拡散反射フィルムの導光板側
の面を黒色で塗り潰した以外は実施例１と同様な配置と
し輝度を測定した結果、平均輝度は１２６５ｃｄ／ｍ²
であった。

【００３３】又、光拡散反射フィルムの導光板の出光面
側の端部近傍は異常発光部にならずにむしろ輝度が低下
した。そして輝度が低下した領域は線状光源から離れる
方向にほぼ６ｍｍの地点で消滅し、輝度が低下した領域
の最低輝度は８５０ｃｄ／ｍ²であった。

【００３４】（比較例３）導光板の出光面の表面の、光
拡散反射フィルムと導光板との接着部分を、あらかじめ
黒色で塗り潰した以外は比較例１と同様な配置とし輝度
を測定した結果、平均輝度は１０００ｃｄ／ｍ²であっ
た。又、光拡散反射フィルムの導光板の出光面側の端部
近傍は異常発光部にならず輝度が低下した。そして輝度
が低下した領域は線状光源から離れる方向にほぼ６ｍｍ
の地点で消滅し、輝度が低下した領域の最低輝度は５５
０ｃｄ／ｍ²であった。

【００３５】（比較例４）比較例１に於いて、鏡面反射
フィルムの部分を導光板に接着した以外は実施例１と同
様な配置とし輝度を測定した結果。平均輝度は１２００
ｃｄ／ｍ²であった。そして光拡散反射フィルムの導光
板の出光面側の端部近傍の異常発光部は線状光源から離
れる方向にほぼ８ｍｍの地点で消滅し、異常発光部の最
大輝度は２７００ｃｄ／ｍ²であった。

【００３６】（比較例５）光拡散反射フィルムの導光板
の出光面側の端部を、両面テ−プを用いずに、導光板の
出光面の表面と空気層を介して積層し、厚さ１ｍｍ、幅
３ｍｍ、長さ２４０ｍｍの鉄製プレ−トで押圧した以外
は実施例１と同様な配置にした。プレ−トでの挟持は事
実上困難で、正確な平均輝度は測定は不可能であった。
又、光拡散反射フィルムの導光板の出光面側の端部近傍
の異常発光部は、プレ−トでの押さえ付けの圧力によっ
て変化した。

【００３７】バックライトの小型化のため、プレ−トは
両サイドから押圧したがプレ−トの中心部での押さえの
圧力が不十分となり、線状光源から離れる方向に５〜１
０ｍｍの範囲に異常発光が現れた。異常発光部の最大輝
度は約５０００ｃｄ／ｍ²であった。バックライトの小
型化（特に薄型化）のためにはこのようなプレ−トは不
適当であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様のバックライトの概略を示
す斜視図

【図２】本発明の一実施態様の断面図

【図３】線状光源を覆う光拡散反射板と導光板端部との
配置を示す図

【符号の説明】

１：導光板 ２：光拡散板 ３：鏡面反射板又は光拡散射板 ４：線状光源 ５：光拡散反射フィルム ６：光散乱物質 ７：光拡散反射フィルムの導光板の出光面側の端部 ８：両面テ−プ又は接着剤 ９：光拡散反射板又はフィルム １０：プラスチックケ−ス

Claims (1)

(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
   に光を拡散させる機能を付与し、その面を鏡面ないし光
   拡散反射板又は同フィルムで覆い、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、線状光源近傍の導光板の
   出光面側の端部に接着された光拡散反射板又は同フィル
   ムで線状光源が覆われており、かつ、少なくとも前記接
   着部分に対応する導光板の裏面部分は、空気層を介して
   光拡散反射板又は同フィルムが積層されたことを特徴と
   するパネル用バックライト。