JP4673676B2

JP4673676B2 - バックライト装置

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Publication number: JP4673676B2
Application number: JP2005171699A
Authority: JP
Inventors: 純司宮下
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: DE102006026236B4; JP2006344565A; US20070002587A1; US7703969B2; DE102006026236A1

Description

本発明は液晶表示装置等の表示装置に用いられるバックライト装置に関し、特に、携帯電話や携帯情報端末等の携帯機器に搭載する小型の液晶表示装置を照明するバックライト装置に関する。

近年、液晶セルを用いた表示装置は、時計、電話機、パソコン等のあらゆる電子機器に搭載されている。このような電子機器にあって、特に時計や携帯電話等は夜間や暗所においても使用されるため、液晶セルを照明するバックライトを備えたものが多い。このバックライトには、大別して光拡散板などの下に光源を配置した直下型と、導光板の側面に光源を配置したサイドライト型とがある。サイドライト型バックライトは、液晶表示パネルとほぼ同じ大きさに形成された合成樹脂からなる平板状の導光板を備え、その一つの側面が入光面とされ、その入光面に対向して光源が配置される。

このように、サイドライト型バックライトは、導光板の側方に光源を配置する構成であるため、直下型バックライトに比べて薄型化が可能であり、また、液晶表示パネルに対する光源の発熱の影響を少なくし得る点で有利である。このようなバックライト装置に用いられる導光板には、例えば複数のＶ溝が形成されたもの、またはサンドブラスト加工や、しぼ加工が施されたものなどが用いられ、これらの導光板を介して、点光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）から入射される光を表示パネル全体に導くようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

このような従来技術におけるバックライト装置の具体例について図５、図６を用いて説明する。図５は、従来技術におけるバックライト装置を示し、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図６は、従来技術におけるバックライト装置の光源から発せられた光の光路を示す模式図である。図５、図６に示すように、筐体１の内部に透明なプラスチック部材よりなる略直方体形状をした導光板２と、導光板２の入光部となる側面２ａに４個の光源としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記載する）３が配置されている。このＬＥＤ３から照射された光が導光板２の側面２ａから導光板２内部に入射し、導光板２の内部で全反射を繰り返しながら導光される。また、導光板２の下面２ｂは光反射面となっており、所定の間隔で配設されたプリズムが形成されており、ＬＥＤ３からの照射光は、下面２ｂで反射して上方に向い導光板２の出射面である上面２ｃから外部に出射する。

この導光板２の上面２ｃ側にはプリズムシート５が設けられており、導光板２の上面２ｃから外部に出射した光は、プリズムシート５で屈折、全反射、透過し、液晶パネル（図示しない）を照射する。また、導光板２の下面２ｂ側には、白色シート等の反射シート４が配置されている。この反射シート４は、導光板２の下面から漏洩する光を反射して再び導光板２に戻すものである。このように、従来技術のバックライト装置は、複数のＬＥＤ３から指向性を持って発せられた光が導光板２へと導光され、導光板２の下面２ｂに設けられたプリズムによって全反射され、出射面２ｃから外部に出射し、プリズムシート５で屈折、全反射、透過し液晶パネル（図示せず）の背面を全面照明するものである。

特開２００２−４２５２９号公報（第３−４頁、図１）

しかしながら、前述の従来技術におけるサイドライト型バックライト装置に用いられる点光源であるＬＥＤ３から照射される光には一般に指向性がある。このため、バックライトの指向性はＬＥＤ３の光軸に対して平行な方向は狭く、光軸と直交する方向は広いといった歪な特性になる。図７は、バックライトの長さ方向と幅方向の指向性を示し、曲線６が長さ方向（ＺＹ平面）の指向性を示し、曲線８が、幅方向（ＸＹ平面）の指向性を示している。縦軸はバックライトの輝度比、横軸はバックライトの出射面（２ｃ）の法線に対する光の放射角度である。

このように、従来例のバックライト装置におけるＬＥＤ３から照射された光の指向性は、ＬＥＤ３の発光面と垂直な方向では、導光板２の下面２ｂに設けられたプリズムや、導光板２の出射面２ｃ側に設けられたプリズムシート５によって制御されるが、ＬＥＤ３の発光面と並行な方向の光の指向性は制御されていない。このため、従来例におけるバックライトの出射光はバックライトの幅方向に広い指向性となってしまう。この為、バックライトの輝度を上昇させることが難しいという問題があった。

（発明の目的）
本発明の目的は上記従来技術における課題に鑑みなされたものであり、バックライトの長さ方向、幅方向における光の指向性を簡単な構造で制御し、その指向性を狭めことによって、光の利用効率を向上させるとともに、輝度を上昇させさせたバックライト装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のバックライト装置は、導光板と、該導光板の側面を入光面とし該入光面に近接配置された発光ダイオードと、前記導光板の出射面に隙間を設けて近接配置された選択的光反射性を有する反射フィルムとを備え、該反射フィルムは光反射性を有する反射膜と透光性を有する透光部材とを交互に繰り返し積層してなるフィルム状部材からなり、前記反射膜の積層平面が前記反射フィルムの平面に対して前記入光面から前記入光面と対向する側面に向かう方向に向かい前記反射フィルムの平面から離れる方向に傾斜する所定の傾斜角を有し、前記反射フィルムが前記出射面から出射した前記導光板の幅方向への広がりの小さい光を前記反射膜で反射して前記透光部材を透過して上面方向へ向かわせ、前記導光板の幅方向への広がりの大きい光を反射膜によって導光板側に反射させる選択的光反射性を有し、前記導光板の下面に前記発光ダイオードからの光を前記反射フィルム面へ反射させるためのプリズムを有することを特徴とする。

また、反射フィルムは反射膜と透光部材とが一定の間隔で積層されてなることを特徴とする。

また、反射フィルムにおける反射膜と透光部材との積層方向が導光板の入光面から入光面と対向する側面に向かう方向と略一致することを特徴とする。

以上のように本発明のバックライト装置は、導光板の出射面に近接して選択的光反射性を有する反射フィルムを配置することにより、バックライトの長さ方向、幅方向におけるの光の指向性を制御する事が出来る。

この結果、光の利用効率を向上させるとともに、輝度を上昇させ輝度特性に優れたバックライト装置を提供することができる。

図１から図４は本発明の実施例におけるバックライト装置を示す。本実施形態におけるバックライト装置は、導光板の出射面に近接して、選択的光反射性を有する反射フィルムを配置することによって、バックライトの長さ方向、幅方向における光の指向性を制御し、輝度の安定化と輝度の上昇を実現したことを特徴としており、その他の基本的な構成は従来例と類似している。したがって、従来例と同様の構成要素には同一番号を付与し説明を省略する。以下、図１から図４を参照して本実施形態におけるバックライト装置の具体的実施例について説明する。

図１は本実施例におけるバックライト装置を示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図２は本実施例における光源から発せられた光の光路を示す図、図３は、本実施例における反射フィルムの部分拡大断面図である。また、図４は、本実施例におけるバックライトの長さ方向と幅方向の指向性を示す図である。
図１、図２に示すように、本実施例におけるバックライト装置２０は、筐体１の内部に透明なプラスチック部材よりなる略直方体形状をした導光板１２と、導光板１２の入光部となる側面１２ａに４個の光源としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記載する）３が設置されている。このＬＥＤ３から照射された光が導光板１２の側面１２ａから導光板１２の内部に入射し、導光板１２の内部で全反射を繰り返しながら導光される。

また、導光板１２の下面１２ｂは光反射面となっており、所定の間隔で配設されたプリズム１７が形成されており、ＬＥＤ３からの照射光は、下面１２ｂで反射して上方に向き導光板１２の出射面である上面１２ｃから外部に出射する。さらに、導光板１２の反射面１２ｂ側には、銀色シート等の反射シート４が配置されている。この反射シート４は、従来技術と同様に導光板２の下面から漏洩する光を反射して再び導光板１２に戻すものである。また、導光板１２の出射面１２ｃ側には、選択的光反射性を有する反射フィルム１５が近接配置されており、導光板１２から出射した光は反射フィルム１５に入射し、反射、透過して液晶パネル（図示せず）の背面を全面照明するものである。

導光板１２の反射面１２ｂに設けるプリズム１７はＬＥＤ３から遠ざかる方向に向かって所定の間隔で配設されている。このプリズム１７は鋸歯状の形状をなし、ＬＥＤ３と対面し第１の傾斜角Ｐを有する一方のプリズム斜面と第２の傾斜角Ｑを有する他方のプリズム斜面とを有する。また、第１の傾斜角Ｐは光源から遠ざかるに従い大きくなるように設定されている。この第１の傾斜角Ｐはバックライトの大きさによって変わり特に限定されるものでないが、０．５〜５０度の範囲に設定することが好ましい。また、プリズムのピッチは０．０５〜０．３ｍｍ程度が好ましい。

反射フィルム１５は、光反射性を有する反射膜１３と透光性を有する透光部材１１とを交互に繰り返し積層したフィルム状部材からなり、反射膜１３と透光部材１１との積層方向が導光板１２の入光面１２ａから入光面１２ａと対向する側面１２ｄに向かう方向と略一致するように配置されている。また、図３に示すように、反射膜１３の積層平面１３ａと反射フィルム１５の平面１５ａとが所定の傾斜角Ｓをなすように形成されている。この傾斜角Ｓの値は特に限定されるものではないが８０度以下が好ましく本実施例においては、６５度とした。また、反射膜１３と透光部材１１とが一定の間隔ａで繰り返し積層されている。この間隔ａの値も特に限定されるものではないが０．２ｍｍ以下が好ましく本実施例においては、０．１ｍｍとした。

また、反射膜１３としては、光反射性の高いものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、銀、アルミニウム等の金属膜、または誘電体多層膜を用いることができ、本実施例においては、銀の金属膜を用いた。また、反射膜１３の厚みｂの値は１μｍ以下が好ましく本実施例においては、０．７μｍとした。また、透明部材１１としては、透明性材料であれば、特に限定されず、アクリル、ポリカーボネイト等の透明樹脂の他に透明ガラスも用いることができる。本実施例においては、アクリル樹脂を用いた。また、反射フィルム１３の厚みｃの値については、０．３ｍｍ以下が好ましく、本実施例においては、０．２ｍｍとした。

次に反射フィルム１５の製造方法の例について説明する。厚み０．１ｍｍの透明なアクリル樹脂からなる平板フィルムの片面に厚みが０．７μｍの銀蒸着を施し反射膜を形成する。この反射膜が形成された平板フィルムを繰り返し積層し所定の厚さの積層体を形成する。この積層体を平板フィルムの法線に対し、２５度の角度をなす方向に所定の厚さでスライスして反射フィルム１５を形成する。この場合、反射膜の積層平面と反射フィルム１５の平面とのなす角度は６５度となる。また、スライス厚みが反射フィルム１５の厚みとなり、本実施例で前述のように０．２ｍｍとした。

以上のように本実施例のバックライト装置２０においては、導光板１２から出射した光は反射フィルム１５に入射し、バックライトの幅方向への広がりの小さい光は反射膜１３で反射し透光部材１１を透過しバックライトの上面方向へ向かうが、バックライトの幅方向へ広がりの大きい光は反射膜１３によって導光板１２側に反射される。その後、導光板１２の内部で反射を繰り返し、再び導光板１２の出射面である上面１２ｃから出射する。

このように反射フィルム１５は選択的光反射性を有するため、この反射フィルム１５を透過した光は指向特性を持った光に変換される。図４は、本実施例におけるバックライトの長さ方向と幅方向の指向性とを示している。縦軸はバックライトの輝度、横軸はＬＥＤ３の光軸に対する光の放射角度である。また、曲線１６は長さ方向（ＺＹ平面）の指向性を示し、曲線１８が、幅方向（ＸＹ平面）の指向性を示している。このように、図７に示した従来例のバックライト装置の指向性に比較して、長さ方向（ＺＹ平面）、幅方向（ＸＹ平面）のいずれの方向の指向性も狭くなり改善されている。

したがって、本実施例のバックライト装置２０は、導光板１２の出射面に近接して選択的光反射性を有する反射フィルム１５を配置することにより、バックライトの長さ方向、幅方向におけるの光の指向性を制御する事が出来る。この結果、図４に示すようにバックライトの長さ方向及び幅方向における指向性を狭めることができる。この結果、バックライトの光の利用効率を向上させると共に輝度を上昇させ、輝度特性に優れたバックライト装置を得ることができる。

なお、本実施例においては光源として複数のＬＥＤを配置した例でせつめいしたが、これに限定されるものではなく、一個のＬＥＤを用いる場合においても同様の効果を得ることができる。

また、本発明のバックライト装置は、液晶表示装置をはじめとし種々の照明機器、表示装置等に広く適用することができる。

本発明の実施例におけるバックライト装置を示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例における光源から発せられた光の光路を示す図である。本発明の実施例における反射フィルムの部分拡大断面図である。本発明の実施例におけるバックライトの長さ方向と幅方向との指向性を示す図である。従来例におけるバックライト装置を示し、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。従来技術におけるバックライト装置の光源から発せられた光の光路を示す模式図である。従来技術におけるバックライトの長さ方向と幅方向との指向性を示す図である。

符号の説明

１筐体
３ＬＥＤ
４拡散シート
１１透明部材
１２導光板
１２ａ導光板の入光部である側面
１２ｂ導光板の反射面である下面
１２ｃ導光板の出射面である上面
１２ｄ導光板の側面
１３反射膜
１３ａ反射膜の積層平面
１５反射フィルム
１５ａ反射フィルムの平面
１６バックライトの長さ方向の指向性を示す曲線
１７導光板のプリズム
１８バックライトの幅方向の指向性を示す曲線
２０バックライト装置

Claims

導光板と、該導光板の側面を入光面とし該入光面に近接配置された発光ダイオードと、前記導光板の出射面に隙間を設けて近接配置された選択的光反射性を有する反射フィルムとを備え、該反射フィルムは光反射性を有する反射膜と透光性を有する透光部材とを交互に繰り返し積層してなるフィルム状部材からなり、前記反射膜の積層平面が前記反射フィルムの平面に対して前記入光面から前記入光面と対向する側面に向かう方向に向かい前記反射フィルムの平面から離れる方向に傾斜する所定の傾斜角を有し、前記反射フィルムが前記出射面から出射した前記導光板の幅方向への広がりの小さい光を前記反射膜で反射して前記透光部材を透過して上面方向へ向かわせ、前記導光板の幅方向への広がりの大きい光を反射膜によって導光板側に反射させる選択的光反射性を有し、前記導光板の下面に前記発光ダイオードからの光を前記反射フィルム面へ反射させるためのプリズムを有することを特徴とするバックライト装置。
前記反射フィルムは前記反射膜と前記透光部材とが一定の間隔で積層されてなることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
前記反射フィルムにおける前記反射膜と前記透光部材との積層方向が前記導光板の入光面から該入光面と対向する側面に向かう方向と略一致することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライト装置。