JPH04136977A - 小型面状光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、透過型液晶表示装置、特にビデオカメラのフ
ァインダーや小型液晶テレビ等に用いられる液晶表示パ
ネルの裏面照明用小型面状光源装置に関するものである
。

［従来の技術］ 従来点状光源または線状光源から光を受けて面状光源と
し、これを透過型液晶表示装置の液晶表示パネルの裏面
照明用小型面状光源装置として利用する場合、液晶表示
パネルの直下に１個または複数個の光源を、この光源上
に乳白色の光拡散性板状物体をそれぞれ配置して、光源
からの出射光を擬似的面光源に変換する装置が一般に使
用されているが（特公昭５９−８８０９参照）、この装
置では、光拡散板と光源の距離を大きくするが、または
遮光用フィルターを用いて、光拡散板から出射する光の
輝度分布をできるだけ均一にする調整が必要となる。ま
たこれに対して、１枚以上の透明性導光板の側面から光
を導き、裏面に設置された反射板または裏面に形成され
た光拡散模様と透明性導光板の光を出射する照光面に設
置された＝２ 光拡散シー１へによりパネル面を拡散照明しようとする
面状光源装置が発明され（特開昭５ｌ−８８０４−２）
、一部実用化されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが光源を液晶表示パネル直下に配置し、光拡散板
単体またはこれと遮光フィルターを併用して面状光源を
得ようとした場合、前記光拡散板を配置した照光面に対
し光源を十分に離して設置しなければ照光面の輝度分布
に時として見苦しい不均一を生じ、視覚的に光源の輪郭
が見えて外観」二美観を損なう。そこで光源を照光面か
ら離すと装置全体がかなり厚いものとなる。また透明性
導光板を用いる場合は、照光面の輝度均一性が得られ易
く、装置全体を薄くする点で優れている反面、光源の全
周からほぼ均一に出射された光源束のうち透明性導光板
に取り込まれる光量は、前記導光板の厚みすなわち光源
に近接した前記導光板の一側面の広さによって主に左右
され、狭くなるほど光量は低下する。さらに透明性導光
板内に取り込まれた光は、透明性導光板と反射板もしく
は拡散板の間で全反射または拡散反射を繰り返し、透明
性感光板内髪進むにつれ減衰するため光量ロスが大きく
、全体として照光面の輝度は、直下に光源を配置する場
合の約５０％以下に低下するという欠点がある。

さらに、最近の透過型液晶表示装置を搭載する小型テレ
ビやビデオカメラ等において、面状光源で液晶表示パネ
ルの裏面照明をする機器は大幅な小型化が望まれている
反面、カラー液晶表示装置の場合には、液晶表示パネル
自体の光線透過率が非カラー液晶パネルの約２０％しか
なく、従来よりも一層高い輝度を有する面状光源装置が
必要である。このため現状の小型カラー液晶表示パネル
の裏面照明には、実開平２−３９２１．１に示されるよ
うな直下に光源を配置した小型面状光源が一部で実用化
されているが、装置の厚みに関しては前述のように十分
満足できるものではない。

このように透明性導光板任用いた面状光源では、直下方
式と同様な光源を使用してはカラー液晶表示パネルに必
要とされる十分な輝度が得られない：３ 欠点があるので、前記透明性導光板を用いた面状光源の
面輝度を高める単純な方法として、光源の数量を増すか
入力電力を大きくして光源単体の輝度を増すことが考え
られるが、これらの場合は消費電力が増し光源の寿命が
短くなり、可搬性を特徴の一つとしバッテリー駆動が主
となる小型テレビやビデオカメラ等の機器では、バッテ
リーのン百耗が速く好ましくないという欠点がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、これら従来の問題点を解消する小型面状光源
を提供することを目的とするもので、これは視野方向よ
り光拡散部材、１側面を光入射面とした透明性感光板お
よび反射部材を順次積層し、前記透明性導光板の光入射
面に光源と光源用反射器とを設置した面状光源装置であ
り、前記透明性導光板の少なくとも片面がピッチ０，１
〜１．５■の格子目のそれぞれに少なくとも１つ以−ヒ
の斜面を不連続に有するエンボス模様を備えたことを特
徴とする液晶表示装置用小型面状光源装置である。

［作用］ 本発明の小型面状光源装置では、光の反射、拡散効率を
高めて面輝度を向上させるために、透明性導光板の少な
くとも片面に形成したピッチ０゜１〜１．５ｎｎの格子
目に一つ以上の斜面を不連続で有するエンボス模様を設
けているので、光入射面から透明性導光板に入射した光
は、透明性導光板と反射部材もしくは光拡散部材との間
に存在する導光板よりも屈折率の小さい空気や接着剤層
または他の透明性部材のために、入射角により透過もし
くは全反射を繰返しつつ導光板内を進み、前記エンボス
模様を設けた部分で散乱し、進行方向を変えられ、液晶
表示パネル方向に透過する。さらに前記透明性感光板は
光入射面から遠くなるに従いその肉厚が漸減して、前記
エンボス模様を付与した面が入射光に対し角度をつけら
れているので、入射光は光源から遠い位置でもエンボス
模様もしくは反射部材または拡散部材に直接達するため
、透明性導光板内に入射した光はわずかなロスのみてほ
とんど全量が照光面から出射して光利用率が高く、その
結果比較的薄い導光板で従来より高輝度の面状光源を得
ることができる。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図（ａ）、（ｂ）に基づき詳細に
説明する。

視野方向より光拡散部材１、−側面を光の入射面とした
透明性導光板２および反射部材３を順次積層し、前記透
明性導光板の一側面に光源４と光源用反射器５を設置し
て、面状光源装置が構成されている。

この光拡散部材１としては、前記透明性導光板２より出
射する光をさらに面全体に均一に拡散させるとともに、
液晶表示パネルの裏面照明用として白色面光源であるこ
とを要求されるため、一般にはアクリル樹脂もしくはポ
リカーボネート樹脂またはポリエチレンテレフタレート
樹脂、ポリエステル樹脂に適宜の光拡散剤を含有した乳
白色のシートもしくはプレートが用いられる。

この場合、含有される光拡散剤の種類と量によっては、
拡散効果が低下したりまた透過率が小さくなり結果的に
面輝度を低下させるので、装置の要求特性に適したもの
を選択することが望ましく、本実施例では光拡散フィル
ムｒＤ−１０３Ｊ（商品名（株）きもと製）を使用した
。

透明性導光板２としては、ガラスやエポキシ樹脂、シリ
コン樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリ
オレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂のいずれでもよいが
、透過率、加工性および耐熱性の点からアクリル樹脂、
ポリカーボネート樹脂、シリコーンゴムあるいはこれら
のポリマーアロイ等が用いられる。

本実施例では光入射面の長さＬｌ：２０＋１１１１１、
光進行方向の長さＬ２＝１５ｎｗｎ、透明性導光板の最
大厚さｄ＝５ｎｎもしくは６■のアクリル樹脂板クラレ
ックス（商品名、日東樹脂（株）製）の片面を、第１図
（ｂ）に示すように、光進行方向に肉厚が漸減するよう
に傾斜角度α＝１５°にして斜めに加工し、この傾斜面
全面に第２図（ａ）、（ｂ）に示すような、斜面角度β
＝４５°の凹状の四角＝７ 錘パターンをピッチｐ＝０．５ｍｍで繰返したエンボス
模様を形成した透明性導光板を使用した。この場合透明
性導光板の傾斜角度αは透明性導光板の最低限必要な照
光面を維持できる限り何度でもよく、例えばＬ□＝２０
ｍｍ、　Ｌ２＝１５ｎｕ、’ｄ＝６■の透明性導光板を
使用して１３ｍｍＸ２０ｗｎの照光面を必要とする場合
、最大α＝ｔａｎ−’（６÷１５）°４２２°とするこ
とが可能である。ただし傾斜角度αは大きくなるほど照
光面の最大輝度は増すが、カラー液晶表示パネルの裏面
照明用としては２５００−３０００　ｃ　ｄ　／　ｒｄ
の輝度があれば十分とされており、第１表に示すとおり
、α１０〜１８ｅが適当である。

また前記透明性導光板の傾斜面に形成されたエンボス模
様のパターンのピッチｐは、Ｏ，１ｍｎ以下であるとパ
ターンの溝の深さが小さくなり、反射、拡散効率が低下
し、第１表に示すように十分な輝度が得られなかった（
比較例５）。またピッチＰが１．５ｍ以上では、エンボ
ス模様の斜面数が少なくなり、やはり第１表に示すよう
に、輝度低下をきたすとともに、ピッチが粗いため光拡
散部材を通してパターンが透過してしまい、外観上ムラ
を生ずるという不具合があるので（比較例６）、ピッチ
ｐは０．１−１．５ｎｗｎ、望ましくは０．４〜０．６
ｍｍの範囲がよい。

またエンボス模様の斜面角度βについても、第１表に示
すように、１８°もしくは８５″であれば反射拡散効率
が低く十分な輝度が得られない（比較例７．８）ので、
２０〜８０’望ましくは４０〜６０°が適当である。

また透明性導光板２へのエンボス模様のパターンの付与
はどんな方法でもよく、例えば直接機械加工を行ったり
、熱可塑性樹脂の場合であれば予めロール状または板状
の鋼材等の別部材に設けたパターンを熱プレスにより転
写したり、該パターンを有する金型を用いた射出成形や
注型法によって容易に得ることができる。

つぎに前記反射部材３としては、例えばアルミニウムの
蒸着シートや拡散剤を含有したＰＥＴ、アクリルやＡＢ
Ｓ等の合成樹脂板でもよいが、本実施例では白色ＰＥＴ
シート「ダイヤホイルＷ４．０ＯＪ（商品名ダイヤホイ
ル社製）を用いた。

第１図中の４は光源であり、管径φ４，１ｍ、全長３６
ｍｍで、管電流５ｍＡ、消費電力０．８Ｗの時中央点輝
度１１０００　ｃ　ｄ　／　ｍ、のセミホットカソード
３波長蛍光管または３波長冷陰極管を用いた。

図中５は光源用反射器であり、前記光源４より発する光
のロスを少なくし、かつ透明性導光板２の入射側面に効
率よく光が導かれるよう指向性をもたせるために設けた
もので、前記反射部材３と同じ材料を使用してもよいが
、本実施例ではＰＥＴ基材」−に銀を蒸着、さらに１〜
ツブコート処理を行ったシート「テトライト」　（商品
名、東京尾池産業（株）製）を用いた。

なお各部材は積層状態にし、照光面の外周を接着代とし
て両面粘着テープ、接着剤で接着するかまたは溶着し、
あるいは型枠その他のフレームに嵌装などの固着手段で
光源装置を構成するとともに、光ロスを少なくするため
、光源４を設置していない側面には反射部材３と同様の
反射シート（図示せず）を貼り付けるのがよく、いずれ
にしても各部材および板を一括固着または一括組み込み
構成として用いるのがよい。

本実施例による面状光源装置において、電源電圧５Ｖ（
消費電力０．８Ｗ）または６Ｖ（消費電力１．、ＯＷ）
にてインバーターを介して光源を点灯させたところ、第
１表に示すように、透明性導光板最大厚みｄ＝５何の場
合消費電力０．８Ｗで２０００　ｃ　ｄ　／　ｒｒｒ　
（実施例１）、消費電力り、ＯＷで２５００　ｃ　ｄ　
／　ｒｒｒ　（実施例２）、ｄ＝６ｍｎの場合消費電力
１．０Ｗで３１００　ｃ　ｄ　／　ｒｒｒ　（実施例３
）の面輝度が得られた。

つぎに比較例として透明性導光板２を５ｍ厚みのアクリ
ル平板（パターンなし）に代えたところ、輝度は２００
ｃｃｌ／ｍ（比較例１）、ピンチ０゜５ｍ、斜面角度４
５°のヘアーラインパターンを両面に有するｄ　”　５
　ｎｎのアクリル平板を透明性導光板とした場合、輝度
は７５０ｃｄ／ｍ（比較例４）となり、同じ＜５ｍｍ厚
みのアクリル板にピッチ０．５ｍ厚、パターン斜面角度
４５６のエンボス模様を形成したものでは、１ｌｏｏｃ
ｄ／ｎ（の輝度（比較例２）が得られており、本発明の
ように格子目を四角錐のエンボス模様とすることにより
、従来のへアーライン状よりも拡散効率が上がり、面輝
度がＬ昇することが確認された。

ただし、アクリル平板に傾斜角度をつけずエンボス模様
を形成しただけでは比較例３に示すように、消費電力を
１．９Ｗと大きくし、光源を明るくしても面状光源装置
としてカラー液晶パネルに使用できる輝度は得られなか
ったが、透明性導光板の肉厚が光源から離れるに従い薄
くなるように傾斜面として光利用率を挙げた結果、十分
の面輝度を得るにいたった・ また比較例５．６．７．８に示すように、厚み６ｎ＋ｍ
のアクリル板に４５°の斜面角度でピッチｐを０．０５
．２■とじた場合、またピッチ０．５ｍにて斜面角度を
１８°、８５°に設定した場合の輝度はそれぞれ１２５
０．１３００．１２８０．１　’Ｊ、　９０　ｃ　ｄ　
／　ｒｒｒと光拡散効率が低く、四角錐のエンボス模様
による十分な反射拡散効果が得られなかった。

なお、前記エンボス模様としては第３図（ａ）、（ｂ）
に示すように凸状の四角錐パターンとしてもよく、また
三角錘その他多角錘などの錐形もしくは円錐あるいは切
頭錐形に限らず、一つまたは二つの斜面をもった山形ま
たは谷形パターンや、各斜面の組合せが垂直面を含めた
形でヘアーライン状にならないように不連続に形成した
パターンでエンボス模様を設けたものを用いるよう選ぶ
こともでき、しかも透明性導光板の傾斜面は裏面とは限
らず表面もしくは両面に形成したものを用いることもで
きる。

この場合傾斜面のエンボス模様の斜面角度βは２０〜８
０’の範囲のものを選ぶこと、さらには格子目も四角形
に限らす三角形を含む多角形の格子目の組合せによって
形成することが配慮される。

第４図ないし第６図の各（ａ）、（ｂ）は、前記透明性
導光板２に形成したエンボス模様の他の実施例で、第４
図の四角錐の例では四方向の各科面角度を変えたもので
、前例を含め、前記四角錘の頂部が突出する凸状にして
もよいし、逆に凹状にへこんでいても、あるいは部分的
にこれらを混在並置してもよいが、好ましくは凹状のも
のとするのがよい。

第５図（ａ）、（ｂ）の実施例では、ピッチを順次変化
させ、第６図（ａ）、（ｂ）の例では各格子目を千鳥状
に配列して四角錘の形状配列を種々変化させたものを用
い、また第７図（ａ）、（ｂ）の実施例のように、三角
錘を各格子目に配列したり、その他人角錐であってもよ
い。第８図および第９図の各（ａ）、（ｂ）に示す実施
例のように、各格子目に斜面を−っまたは二つ備えたエ
ンボス模様のものを用いることも配慮される。

また上記各エンボス模様は、各格子目を一杯に占めると
は限らず、例えば第１０図（、）、（ｂ）の四角錐、第
１１図（ａ）、（ｂ）の円錐台の場合のように、各格子
目の一部を占めるものであってもよい。

なお前記透明性導光板２は、そのエンボス模様のある面
が裏側に設けられたもので反射部材３に対面し、その間
に接着剤を充填したり、透明性導光板２と反射部材３と
の間に空気層を備えてもよく、さらにピッチの異なるエ
ンボス模様を表裏両面に形成した透明性導光板２を配備
することも可能である。

また実施例４〜５に示したとおり、透明性導光板の傾斜
角度α＝５°では１５００　ｃ　ｄ　／　ｍ、α＝２０
°では３５００　ｃ　ｄ　／　ｒｒｆが得られ、角度α
のついた傾斜面を設けることでアクリル平板にエンボス
パターンを形成した場合より高輝度が得られるが、カラ
ー液晶表示パネルの裏面照明用として必要十分とされる
２　５００−３０００　ｃ　ｄ　／　ｒｒ！の面輝度は
傾斜角度α＝ｌＯ〜１８°程度で得られる。

実施例６はエンボス模様を四角錐ではなく円錐としたも
のであるが、四角錐の場合と同等な面輝度が得られた。

［発明の効果］ 本発明は、透明性導光板の少なくとも片面にピッチ０．
１〜１．５ｎＭ１１で、格子目に１つ以上の斜面を不連
続で有するエンボス模様を設けることにより、光入射面
から透明性導光板に入射した光は、前記透明性導光板と
反射部材もしくは光拡散部材との間に存在する透明性導
光板よりも屈折率の小さい空気や接着剤層のために、そ
の入射角により透過もしくは全反射を繰返しつつ導光板
内を進み、エンボス模様を設けた部分で効率よく散乱し
、かつ前記透明性導光板は前記光入射面から遠くなるに
したがいその肉厚が漸減するように前記エンホス模様を
形成した面が角度のついた傾斜面となっているから、入
射面から遠い位置でも直接前記エンボス模様もしくは反
射部材または光拡散部材に入射光が到達する割合が増し
、入射光の利用効率が上り、結果的に従来より低消費電
力で高輝度の小型面状光源を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の小型面状光源装置の斜視図、（
ｂ）は（ａ）のＸ、−Ｘ線に沿う断面図、第２〜１１図
は本発明におけるエンボス模様の各実施例で、それぞれ
（ａ）は透明性導光板の部分底面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。 １　光拡散部材、　　２　透明性導光板、３　反射部材
、　４・・光源、　５・光源用反射器。 特許出願人　　　信越ポリマー株式会社代理人・弁理士
　山　本　　亮　− １÷８ ・トＨ ・・銘 １．４ ？−−ベ ｂ−Ｘ （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）視野方向より光拡散部材、１側面を光入射面とした
   透明性導光板および反射部材を順次積層し、前記透明性
   導光板の光入射面に光源と光源用反射器とを設置した面
   状光源装置であり、前記透明性導光板の少なくとも片面
   がピッチ０．１〜１．５ｍｍの格子目のそれぞれに少な
   くとも１つ以上の斜面を不連続に有するエンボス模様を
   備えたことを特徴とする液晶表示装置用小型面状光源装
   置。 ２）前記透明性導光板の少なくともエンボス模様を設け
   た面が、前記光源を配置した前記入射面から遠くなるに
   したがい前記透明性導光板の肉厚が漸減するように角度
   のついた傾斜面となっていることを特徴とする請求項１
   に記載の小型面状光源装置。