JP3011059B2 - バックライト - Google Patents

バックライト

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JP3011059B2
JP3011059B2 JP7157642A JP15764295A JP3011059B2 JP 3011059 B2 JP3011059 B2 JP 3011059B2 JP 7157642 A JP7157642 A JP 7157642A JP 15764295 A JP15764295 A JP 15764295A JP 3011059 B2 JP3011059 B2 JP 3011059B2
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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エッジライト方式がよく
用いられる。
【0003】このエッジライト方式の場合、均一な面発
光を得ようとする場合は、通常、蛍光管の口金、電極部
の無発光部を除いた有効発光長を、導光板表示部分に相
当する端面の長さより長くすることが考えられる。しか
し、この方法では、液晶表示面に対して器具全体が大型
となるという問題があること、導光板へ入射されない無
駄な光が多くなり、電力−輝度変換効率が悪いという問
題がある。
【0004】一方、導光板に何等かの方策を施して導光
板の端部長に等しいか、又はそれ以下の蛍光管を用いる
ことが出来たとしても、蛍光管の電極付近は、点灯経時
と共に黒化する傾向があるため、通電の初期には、均一
な面発光が得られても、導光板上で電極付近より光が誘
導された部分は経時と共に輝度が低下し、面全体の輝度
分布は不均一になるという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点のない、面全体で均一な面発光が得られるパネル用バ
ックライトを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題の
解決のため種々の検討を行った結果、下記の構成とする
ことにより問題が解決することを見出し本発明を完成し
た。
【0007】即ち本発明は、透光性材料からなる導光板
の少なくとも一側面端部に、これに近接した線状光源を
有し、かつ、前記導光板の一方の面に拡散反射率の大き
い顔料を含んだ光拡散物質を、その被覆率が線状光源か
らの距離が大になるにつれて大となるように被覆し(縦
方向の変化)、かつ、光源側から導光板の少なくともほ
ぼ1/2までの間に於いて、線状光源の長手方向の中心
軸と線状光源のほぼ中央部で垂直に交差するように導光
板面上で描かれる線分(A)から前記線状光源の中心軸
と平行な方向での距離が大となるにつれて被覆率が大と
なるようにドット状に被覆し(横方向の変化)、導光板
の被覆面を鏡面反射板又は光拡散反射板で覆い、導光板
の他方の面(出光面)に複数枚の光散乱板を配したパネ
ル用バックライトに関するものである。
【0008】さらに、線状光源を設置する導光板入光部
の端部長に等しいかそれ以下の長さの線状光源を用い、
かつ用いる線状光源の周囲を、導光板への入射部分に間
隙(スリット)を有する光拡散反射器で、線状光源の表
面から間隙を持たせた状態で覆い、かつ、前記導光板の
広い面の一方の面に前記したような光拡散物質をある条
件下に部分的に被覆し、その面を鏡面ないし光拡散反射
板で覆い、導光板の他方の面(出光面)に複数枚の光拡
散板を配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更に詳述す
る。
【0010】図1は、本発明の一実施態様の斜視図であ
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
拡散板を複数枚、通常は2枚重ねて用いる。このように
複数枚の光拡散板を重ねて用いることにより、充分な輝
度を持つバックライトとすることができる。
【0011】ここで用いる光拡散板は、例えば少なくと
も一方の表面を、他の面より荒く、例えばエンボス加工
により表面に構造物、例えばピラミッド状、コニカル
状、長い頂稜を持つプリズム状とした構造物を形成した
ものや、サンドブラスト加工、ガラスビ−ズを含んだ透
明樹脂塗料を塗布するなどして粗面としたものであり、
より荒い面を上面(外面)として重ね合わせて用いる。
【0012】導光板に施す光散乱物質6は、導光板の材
質に比較して高屈折率を持つものが好ましいが、拡散反
射率が大きい顔料を含んだ塗料、印刷インキ等である。
これらをスクリ−ン印刷等の方法で導光板面上に後述す
るように一定の条件に従ってドット状に印刷する。鏡面
ないし光拡散反射板3は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。
【0013】4は線状光源で、導光板の端部に光が入光
するための間隙(スリット)を有する光拡散反射器
で、光源を、光源面とある幅の間隙をもたせた状態で光
源が覆われており、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。この線状光源は、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、少なくともその均一発光部分
の長さは近接する導光板の端部の長さと等しいかそれ以
内の長さで、導光板の端部の長さの3/4程度あれば良
い、又線状光源の全長も、導光板の端部の長さと等しい
かそれ以内の長さであることが好ましい。
【0014】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
されるが、この際、本発明では以下に示すような構成と
することが好ましい。
【0015】1)本発明で用いる線状光源には、導光板端
面に光が入光するための間隙(スリット)を持つ反射器
を設置する。又線状光源の表面とそれに相対した反射器
の面との間隙幅は、0.5〜5mm程度で良く、好ましく
は1〜2mmである。反射器の性能としては、拡散反射率
が大きければ大きいほど良いが、少なくとも85% 以上
反射率を持つことが好ましい。このような反射器付き線
状光源と、後述する光拡散物質のドットパタ−ンの相互
作用により、線状光源の口金、電極部の無発光部及び電
極付近の経時黒化現象の影響を除去できる。
【0016】2)本発明の導光板に施す光拡散物質は、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0.5mm〜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。
【0017】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80% 〜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、その被覆率が大と
なることで、後述する条件で増加する状態とすることが
好ましい。尚、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。
【0018】本発明では、前記した光散乱物質の被覆率
の増加は、線状光源側からの距離に対して1.7次〜3
次に比例して増加した導光板を用いることが好ましく、
更に好ましくは線状光源側の被覆地点から導光板面のあ
る地点までの距離(X)に対して、その部分の被覆率
(Y)が次の式、即ち、Y=aXn 、又は、Y=ax
満足する状態で増加する部分を持つようにすることであ
る。前記した条件を満足する部分は、導光板の、線状光
源の両端部の近傍以外の部分である。ここでnは1.7
〜3、aは定数で、導光板の厚さ、発光面積の大きさに
より異なるが前記被覆率が光源部近傍で1% 〜50% 、
光源から最遠部で80% 〜100% である関係式の回帰
から求められる値である。
【0019】3)更に、本発明では、導光板面上で、線
状光源の長手方向の中心軸と、線状光源のほぼ中央部で
垂直に交差する線分(A)(図3においてa,b,dを
結ぶ線分)上において前記2)で述べた条件を満たし、
かつ線分(A)から、前記線状光源の中心軸と平行な方
向での任意の距離(X’)における光散乱物質の被覆率
(Y)が、距離(X’)に対して、次の式、即ち、Y=
a’X’n' +c、又は、Y=a’X' +cを満足する状態
で増加することが好ましい。ここでcはY=aX n 又は
Y=a x により定まる前記線分(A)上の被覆率、すな
わち、c=aX n 又はc=a x であり、は1.7〜
3、a’は定数である。この際、被覆率(Y)は、導光
板の全ての面において上記した関係を満足する必要はな
く、線状光源からある距離までの範囲の面上で上記した
関係を満足する値を採れば良い。
【0020】本発明では、この横方向の被覆率が増加す
る部分は、図3に示した被覆状態から判るように、導光
板面上で線状光源部側から少なくともほぼ1/2の地点
までで良い。
【0021】図9に、本発明と、光拡散物質を均等に導
光板の面に被覆した例との、光源側からの距離と輝度と
の関係を示した。この結果は、本発明は、面全体で略均
一な輝度が得られることを示す。
【0022】図10に光側からの距離に比例して被覆
率が増加する際の次数による輝度分布(相対値)の相違
を示した。図中の曲線a,b,cは夫々1次、1.7
次、3次の被覆率の変化を示し、これらの輝度分布に対
応した分布を夫々A,B,Cで示した。この図より、輝
度分布をフラットな状態にするには、被覆率を1.7〜
3次に比例して増加させることが好ましいことが判る。
【0023】図11に起点と終点の被覆率による輝度分
布の変化を示した。図中dは起点が30% 、終点が80
% であり、この時の輝度分布をDで示した。同様に起点
が50% 、終点が100% の場合をeで示し、この時の
輝度分布をEで示した。
【0024】この結果、輝度分布をフラットにするに
は、起点が30〜50% 、終点が80〜100% の範囲
であることが好ましいことが判る。
【0025】本発明は、光拡散板の上面に液晶パネルな
どの光透過性表示パネルを設置して使用される。
【0026】
【発明の効果】本発明は比較的小型で、輝度分布が均一
で充分な輝度を得られるバックライトとして使用可能で
ある。
【0027】
【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。まず比較例として次の方法で試験した。
【0028】図1に示すような厚さ3mmの長方形導光板
(250mm×150mm)の短手の端部に、その端部長と
同じ長さで直径5.8mmの太さの冷陰極蛍光管(ハリソ
ン電機株式会社製5.8mmφノ−マル管)を配置し、そ
の管の外周を1mmの隙間をおいて、導光板に接する部分
に3mmのスリットを持つ、特殊樹脂塗料を塗布した筒型
アルミ反射器(拡散反射率85% 以上)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。
【0029】光拡散板として、両面に光拡散能を付与し
た厚さ100μm のポリエステルシ−ト 1枚を用いた。
【0030】一方、導光板面上に被覆する光拡散物質
は、図3に示した円形のドットパタ−ンをスクリ−ン印
刷したものであり、スクリ−ン版下は、CAD により下記
の条件で作成して用いた。光拡散物質の被覆率が、x値
の最小の地点(即ち図3a点付近)で3% 、最大の地点
(即ち図3d点付近)で70% 、その中間ではこれらの
比率がx2 に比例した値となるように作図した。
【0031】又、線状光源と平行に配置されるx' の方
向には、xが0から導光板長手端面のほぼ中間まで(即
ち図中b点)の間が、x' =0(即ちa〜b間の各点)
及びx' の最大(即ちc〜b' 間の各点)の被覆率を基
準に、x' 値の3乗に比例した変化率で決定される被覆
率となるように作図した。
【0032】図3上のc点の被覆率は、導光板の厚さ、
大きさ、冷陰極管の種類により1%〜50% の間で任意
に選ばれる値であり、本例では8% とした。冷陰極管
に、インバ−タより30KHz の交番電圧をかけて駆動さ
せたときの面輝度分布を、輝度計((株)トプコン製BM
-8)により測定しグラフ化したものを図4(比較1)に
示した。図から極めて平坦な輝度分布を持つ面光源であ
ることが判る。
【0033】又、冷陰極管の両端約13mmを黒色塗料で遮
蔽した以外は上記例 1と同一の装置、条件で操作し、輝
度分布を測定した結果を図5(比較2)に示した。上記
2例については、差が見られず、冷陰極管の経時劣化と
同条件での駆動による輝度分布の変化は無いことが判
る。又、筒型アルミ反射器のギャップを0.3mmにした
以外は上記例と同一の装置、条件で操作し、輝度分布を
測定した結果を図6(比較3)に示した。
【0034】冷陰極管に近い部分でx' 方向に輝度の差
がみられるばかりでなく、全体として輝度の絶対値の低
下がみられる。更に、光拡散物質のドットパタ−ンの塗
布時にドット分布を横方向の変化をつけずに一様に配置
した以外は上記例と同一の装置、条件で操作し、輝度分
布を測定した結果を図7(比較4)に示した。この図か
ら、冷陰極管に近い部分で暗い縞模様の形成がみられ
た。
【0035】上記比較1の光拡散板として用いた拡散シ
−トに代えて、片面を他の面より荒い粗面とした厚さ2
00μm のポリカ−ボネ−トのシートを粗面を上側(光
放出側)として2枚重ねとした以外は比較1と同一の装
置、条件で操作し、輝度分布を測定した結果(例1)、
輝度分布の形態は比較1の場合と略同一であった。尚、
これらの例で用いた輝度分布のグラフは、図8に示した
導光板上の60の測定点での輝度をコンピュ−タに記憶
させ目視的にグラフ化させたもので、直交する直線で示
される交点が60点の平均値を表すもので、ジグザグ線
で結ばれる各点が平均値よりの偏りを表す。輝度の最大
値、最小値、平均値(Cd/ cm2 ) は次のとおりである。
【0036】 最大値 最小値 平均値 比較1 182.000 175,000 178,075 比較2 181,000 174,000 178,150 比較3 178,500 135,000 161,958 比較4 240,000 143,500 171,375 例 1 205,660 197,800 201,730
【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斜視図
【図2】本発明の一実施態様のバックライトの断面図
【図3】導光板に塗布した光光散乱物質の分布状態を示
す図
【図4】本発明の比較例で得た輝度分布を示す図
【図5】本発明の比較例で得た輝度分布を示す図
【図6】本発明の比較例で得た輝度分布を示す図
【図7】本発明の比較例で得た輝度分布を示す図
【図8】輝度の測定点を示す図
【図9】本発明で用いる導光板と、均一に光拡散物質を
施した導光板との光透過状態を示す図
【図10】光原からの距離に比例して被覆率が増加する
際の次数による輝度分布の相違を示す図
【図11】起点と終点の被覆率による輝度分布の変化を
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板 4:蛍光管 5:光拡散反射器 6:光散乱物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−62519(JP,A) 特開 平2−160215(JP,A) 特開 昭61−166585(JP,A) 特開 昭59−81683(JP,A) 特開 平5−264995(JP,A) 実開 昭61−143182(JP,U) 実開 昭54−122786(JP,U) 実開 平3−51476(JP,U) 実開 平4−22787(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/00 F21V 8/00 G02B 5/02 G02F 1/1335 G09F 9/00

Claims (5)

    (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少なくとも
    一側面端部に、これに近接した線状光源を有し、かつ、
    前記導光板の一方の面に拡散反射率の大きい顔料を含ん
    だ光拡散物質を、その被覆率が線状光源からの距離が大
    になるにつれて大となるように被覆し、かつ、線状光源
    の長手方向の中心軸と線状光源のほぼ中央部で垂直に交
    差するように導光板面上に描かれる線分(A)上の、線
    状光源から任意の距離間での範囲において、前記線分
    (A)から前記線状光源の中心軸と平行な方向に距離が
    大となるにつれて被覆率が大となるようにドット状に被
    覆し(但し、線分(A)全体に渡って前記線状光源の中
    心軸と平行な方向に距離が大となるにつれて被覆率が大
    となるようにドット状に被覆されている場合を除く)、
    導光板の被覆面を鏡面反射板又は光拡散反射板で覆い、
    導光板の他方の面(出光面)に複数枚の光散乱板を配し
    たパネル用バックライト。
  2. 【請求項2】 光拡散物質の被覆率(Y)が、導光板に
    おいて、導光板の光源側の被覆地点からの距離(X)に
    対してY=aXn(n=1.7〜3)又はY=axの関数
    関係(aは定数)を少なくとも満足する部分を持つ状態
    にある請求項1記載のバックライト。
  3. 【請求項3】 光散乱板に、透光性ビーズを含んだ透明
    樹脂板を少なくとも1枚用い、該板のより粗面側を外側
    として配置した請求項1又は2記載のバックライト。
  4. 【請求項4】 透光性材料からなる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し、線状光
    源の均一発光部分が、線状光源と相対する導光板の端部
    長に等しいかそれ以下の長さであり、線状光源は導光板
    端面に光が入射するための間隙(スリット)を持つ光拡
    散反射器で、光源表面と光拡散反射器面とが間隙を持つ
    状態で覆われており、導光板の一方の面に拡散反射率の
    大きい顔料を含んだ光拡散物質を、導光板面上で線状光
    源の長手方向の中心軸と線状光源のほぼ中央部で垂直に
    交差する線分(A)上で、光拡散物質の被覆率(Y)
    が、線状光源側の被覆地点からの距離(X)に対してY
    =aXn(n=1.7〜3)又はY=aXの関数関係(a
    は定数)を満足する状態で、かつ、線分(A)上の、線
    状光源から任意の距離間での範囲において、前記線分
    (A)から前記線状光源の中心軸と平行な方向での任意
    の距離(X’)に対してY=a’X’n' +c(n
    1.7〜3)又はY=a’X' +cの関数関係(a’は定
    、c=aX n 又はc=a X )を満足する部分を持つよう
    にドット状に被覆し(但し、線分(A)全体に渡って前
    記線分(A)から前記線状光源の中心軸と平行な方向で
    の任意の距離(X’)に対してY=a’X’n' +c
    (n=1.7〜3)又はY=a’X' +cの関数関係
    (a’は定数、c=aX n 又はc=a X )を満足する部分
    を持つようにドット状に被覆されている場合を除く)、
    その面を鏡面反射板又は光拡散反射板で覆い、導光板の
    他方の面(出光面)に複数枚の光散乱板を配したパネル
    用バックライト。
  5. 【請求項5】 光源表面を覆う光拡散反射器面と光源表
    面との間隙が0.5〜5mmである請求項4記載のバッ
    クライト。
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