JP3559855B2

JP3559855B2 - バックライト

Info

Publication number: JP3559855B2
Application number: JP07323494A
Authority: JP
Inventors: 充深町; 啓二鹿島; 直喜吉田
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JPH07281031A

Description

【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。このようなエッジライト方式の場合には、図２に示すように、導光板の一方の広い面に光拡散物質を部分的に被覆し、その面の全面を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−ドプロセッサー、パソコンの性能向上のため、小型化、視認性の向上がより一層望まれており、バックライトに於いては液晶表示パネルの表示領域に対応するバックライトの発光領域に対する導光板の最大外形をより小さくして小型化すると共に薄型化を達成しようとしている。
【０００４】
しかし、バックライトの薄型化は、導光板そのものを薄型とすることによってある程度目的は達成されるが、導光板を薄型とすればする程、導光板の端部に近接して配置する線状光源の保持が困難となる。導光板の薄型化のために、又、線状光源の保持機構に金属性の保持器を使用した場合、バックライトの光学的性能面および線状光源へ供給されている電流が、金属性の保持器へリークする恐れがあるなど電気的安全性からも問題となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、薄型でかつ光学的性能面および電気的安全性からも良好なバックライトを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、導光板の形状、特に線状光源との近接部分の構造につき種々の検討を行った結果、線状光源保持部を一体成形した導光板および線状光源とリード線結線部等を保護する弾性体を用いることにより、作業性に優れ、かつ強度的にも充分で電気的にも安全な薄型のエッジライト型バックライトを得ることを見出した。
【０００７】
即ち本発明は、広い面から出光させる機能を有し、透光性材料からなる導光板および、その少なくとも一側面端部に近接して、その中心軸と前記導光板端部面とがほぼ平行となるように配置された線状光源を持つバックライトであって、前記導光板が、線状光源の中心軸と垂直方向に位置する導光板の端部近傍に、線状光源部を嵌合挟持する保持部を持ち、かつその保持部が導光板と一体成形されたものであるバックライトに関するものである。
【０００８】
次に本発明を図面に基づいて更に詳述する。
【０００９】
図３は、本発明の一実施態様の斜視図で、図４は同じく断面図である。図中１は導光板であり、光を効率よく通過させる物質からなるものであればよく、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が用いられるが、成形の容易さ、および光線透過率の観点からアクリル系樹脂等の合成樹脂が好ましい材料である。
【００１０】
４は線状光源で、通常は直径が１．５〜４ｍｍ径のものが用いられ、導光板の周囲の少なくとも一端面に近接して配置されており、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ほぼ平行となるように配置される。
【００１１】
図５、６は、本発明を特徴付ける線状光源部を嵌合挟持する保持部（図中７で光源保持部と略称する）を持つ導光板の斜視図である。図５は、開口部（図中１２）を持つ光源保持部の例で、又、図６は開口部および上部に欠削部（図中１３）を持つ光源保持部の例を示した（本図では光源保持部の、後述する蓋部を一方の保持部に示した。なお、他方の保持部の蓋部は明示を省略した）。本発明で用いる導光板は、この光源保持部と一体で成形されたものである。本発明で用いる導光板を合成樹脂で構成する場合には、通常の樹脂の成形方法、例えば射出成形などの成形方法を用いて光源保持部と一体成形することができる。
【００１２】
この光源保持部は線状光源部、例えば、線状光源の両端部又は線状光源の電気的導線部（図８中の１１）もしくは前記導線部とリード線（図８中の９）の結線部（図８中の１０）等を保持する意味で、ほぼ線状光源の両端部に対応する導光板の端部、即ち、線状光源の中心軸と垂直方向に位置する導光板の端部近傍に位置し、導光板の端部面より突出している。又、前記保持部以外は、線状光源と導光板端部面とが相対するように構成されている。
【００１３】
光源保持部の形状は図５、６にその一例を示したが、欠削部を持つ他の例を図７（ａ〜ｄ）に例示した。これらは線状光源部を嵌合挟持する保持部を側面から見た場合、導光板側の面以外のいずれかの面に線状光源部を嵌合する凹部開口部を持つ形状のものを示した。
【００１４】
この開口部の形状は特に制限されるものではないが、少なくとも前記した光源部、又は、後述する弾性体を装着した光源部を固定する形状であれば良い。又、欠削部を持つ光源保持部の開口部は光源部を装着した後蓋部（図６中の１４）で覆うこともでき、さらに図７（ｄ）に示したように比較的細身の挟持部で構成したものは、そのものの持つ弾性を利用して光源部を挟持することができ、開口部を蓋部で覆うことも必要なく光源の装着作業が容易となるなど好ましい態様である。
【００１５】
このような本発明に用いる導光板の光源保持部の大きさ又は形状は、用いる線状光源部の太さにもよるが、少なくとも、線状光源の電気的導線部（図８中の１１で示した部分）が出入り可能な欠削部を持ち、かつ線状光源を保持する強度を最低限持つに充分な肉厚を有していれば良い。通常は、一辺が３〜５ｍｍの方形、又は直径が３〜５ｍｍの円形で、線状光源部との結線部の直径又は、これに後述する弾性体の厚さを加味した大きさの開口部を持つもの、又は、前記した大きさで欠削部を持たない形状のものなどである。
【００１６】
本発明で用いる、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、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。又、図８に示したように、線状光源の両端部又は線状光源の電気的導線部もしくは前記導線部とリード線の結線部を弾性体（図８中の８）で、これら全て又はこれらの一部を被覆したものが、その取扱時の安全性、光源保持部に装着した際の固定強度、さらに装着作業の容易さなどの点で好ましい。
【００１７】
ここで用いる弾性体は、ポリオレフィン系、ゴム系などの高分子材料からなるものなどであるが、電気的な面および安全面から電気絶縁材料であることが好ましく、このものは、少なくとも導光板の光源保持部と接触する部分に存在する状態に装着されておれば良い。この弾性体の厚さは好ましくは０．０５〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜１ｍｍであり、その色彩は黒色系が識別可能の意味で好ましい。
【００１８】
本発明の主要部分は以上のとおりであるが、エッジライト型のバックライトとして本発明を用いる際は、以下に述べる構成とすることが好ましい。さらに図３、４に基づいて説明する。
【００１９】
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り、この光拡散板を一枚又は複数枚用いる。導光板１の一方の広い面には、導光板に入光した光を拡散させる機能を持たせるが、この拡散機能は光拡散エレメントを同面に形成するなどして持たせる。導光板面に形成する光拡散エレメント（図中６に例示した。なお、図４では光拡散エレメントの明示は省略した）例えば、ＴｉＯ_２、ＢａＳＯ_４、ＳｉＯ_２などの光散乱性物質を施すなどして形成するが、これは、拡散反射率が大きい顔料を含んだ塗料、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導光板の表面そのものに光拡散性を付与しても良い。これら光拡散エレメントは、導光板において光源からの距離が大となるに従って、導光板の単位面積当たりの光拡散性が順次大となるように、ドット状又はライン状などの形状に施される。又、導光板中に屈折率の異なる微細な粒子等が多数存在する状態にして導光板の内部そのものに光拡散性を付与しても良い。
【００２０】
反射板又はシ−ト３は導光板の出光面とは相対する導光板の面のほぼ全面を覆うように配置する。反射板又はシ−トは、光を反射させるものであれば良く、鏡面反射板又はシ−トである場合は、銀、アルミニウム、白金、ニッケル、クロム等からなる材質で、好ましくはポリエステルなどのプラスチックフィルム基材又は金属板に銀、アルミニウム等を蒸着またはスパッタリングにより表面コ−トしたものである。又、反射板又はシ−トが光拡散反射板又はシ−トである場合は、ポリエステルなどの樹脂に光拡散性物質（例えばＴｉＯ_２、ＢａＳＯ_４、ＳｉＯ_２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、アルミニウム板などの板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。
【００２１】
線状光源の、導光板の端部と相対する面以外の表面を反射器５で覆う状態で配置する。線状光源を覆う反射器５は、線状光源と相対する面が光を反射させる性質の、いわゆる光反射板又はシートであれば良く、反射面が鏡面反射板又はシ−トである場合は、銀、アルミニウム、白金、ニッケル、クロム等からなる材質で、好ましくはポリエステルなどのプラスチックフィルム基材に又は金属板に銀、アルミニウム等を蒸着またはスパッタリングにより表面コ−トしたものである。
【００２２】
又、反射面が光拡散反射板又はシ−トである場合は、ポリエステルなどの樹脂に光拡散性物質（例えばＴｉＯ_２、ＢａＳＯ_４、ＳｉＯ_２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、アルミニウム板などの板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。
【００２３】
本発明は上記したように、導光板にこれと一体成形で構成された光源保持部に線状光源部を嵌合挟持させて構成したものであるが、この線状光源部の保持は、光源部を保持部に挟持させ、保持部の開口部に蓋をするなどして光源を固定するが、光源を覆う光反射板又はシートの一端部を導光板の端部に固定することによりこの光反射板又はシートで線状光源をも同時に固定保持することもできる。この際、光源および導光板の裏面を同一の光反射板又はシートを用いて覆うと、作業性の面で好ましい。又、反射面が光拡散反射板又はシ−トである場合は、特に光源近傍の導光板面での光の均一性を得る上でこの形態が好ましい。図９にその一実施態様を示した。なお図９には明示してないが、線状光源面をアルミニウム板などの反射板で覆い、その外面を前記した形態、即ち、光源と導光板の裏面を同一の光拡散反射板又はシ−トで覆う形態も光の利用効率の面で好ましい態様である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、導光板と、光源保持部が一体成形されたもの、あるいはそれと同様の形態によって線状光源を嵌合挟持することにより、バックライトユニット全体の薄型、小型化が可能となり、かつ、バックライトユニットの生産性の向上が図れる。又、線状光源部を弾性体を介して嵌合挟持することにより、取扱時の安全性、光源保持部に装着した際の固定強度、電気的な安定性さらに装着作業の容易さななどの作業性の面からも効果的である。
【００２５】
【実施例】
次に実施例及び比較例で本発明を更に詳述する。
【００２６】
図５に示すような、導光板端部から突出した形状の保持部（突出部の長さ５ｍｍ、高さ４ｍｍ、幅２ｍｍ…図中７）を持つように一体成形した厚さ１ｍｍの長方形アクリル板（１３０ｍｍ×９０ｍｍ）の短手の端部に、長さ９０ｍｍ、直径３ｍｍの太さの冷陰極蛍光管の両端部を保持部に嵌合保持するように配置し、その蛍光管の外周を銀フィルムで覆い、銀フィルムの導光板端部と対向するスリット（幅約１ｍｍ）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。
【００２７】
一方、導光板の裏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−ンを１ｍｍピッチでスクリ−ン印刷した。スクリ−ン版下は、下記の条件でＣＡＤを用いて設計した。光拡散物質の被覆率が、最小の地点（線状光源近傍）で３％、最大の地点（導光板中央部）で７０％、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設計した。
【００２８】
厚さ０．１８８ｍｍのポリエステルからなる白色の光拡散反射板（東レ社製Ｅ６０Ｌ）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０．１３ｍｍ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。
【００２９】
冷陰極管に、インバ−タより３０ＫＨｚの交流電圧をかけて一定電流（管電流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。この時の有効発光面積内の９９点（均等割り）平均輝度は７００ｃｄ／ｍ^２であった。又、図８に示したように、光源として用いた冷陰極蛍光管（長さ９０ｍｍ）の両端部の一部（約３ｍｍ）とリード線までの約２０ｍｍの長さにわたって黒色の架橋ポリオレフィン弾性体で被覆し、前述の導光板にこれを配置した。
【００３０】
又、図９に示したように、光源を銀フィルムで覆い、更にその外側をポリエステルからなる白色の光拡散反射板を用いて光源を覆い固定すると共にその反射板で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、同じく平均輝度を測定した結果７００ｃｄ／ｍ^２であった。又、光源の両端部近傍での光の漏洩も見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のエッジ型バックライトの斜視図
【図２】従来のエッジ型バックライトの断面図
【図３】本発明の一実施態様のエッジ型バックライトの斜視図
【図４】本発明の一実施態様のエッジ型バックライトの断面図
【図５】本発明の一実施態様のエッジ型バックライトに用いる導光板およびこれと一体成形した光源保持部を示す斜視図
【図６】本発明の一実施態様のエッジ型バックライトに用いる導光板およびこれと一体成形した光源保持部（上部に欠削部を持つ）を示す斜視図
【図７】本発明の一実施態様のエッジ型バックライトに用いる導光板で光源保持部の形態の例を示す側面図
【図８】本発明の一実施態様のエッジ型バックライトに用いる線状光源の端部とリード線を弾性体で被覆した部分の断面図
【図９】本発明の一実施態様のエッジ型バックライトで、光源および導光板の裏面を同一の光反射板で覆った例の断面図
【符号の説明】
１：導光板
２：光拡散板又はシ−ト
３：反射板又はシ−ト
４：線状光源
５：反射器
６：光拡散エレメント
７：保持部
８：弾性体
９：リード線
１０：結線部
１１：導線の嵌合挟持部
１２：保持部の開口部
１３：保持部の欠削部
１４：欠削部の蓋部

Claims

広い面から出光させる機能を有し、透光性材料からなる導光板および、その少なくとも一側面端部に近接して、その中心軸と前記導光板端部面とがほぼ平行となるように配置された線状光源を持つバックライトであって、前記導光板が、線状光源の中心軸と垂直方向に位置する導光板の端部近傍に、線状光源部を嵌合挟持する保持部を持ち、かつその保持部が導光板と一体成形されたものであるとともに、前記線状光源の電気的導線部とリード線の結線部を弾性体を介して前記保持部で嵌合挟持したバックライト。
線状光源の両端部を嵌合挟持する保持部が導光板側の面以外のいずれかの面に線状光源を嵌合する凹部開口部を持つ形状である請求項１記載のバックライト。
線状光源を覆う光反射板又はシートが線状光源の保持機構として用いられた請求項１又は２記載のバックライト。