JPH08334765A - 面光源装置およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光の利用効率を大幅に改善した高輝度の面光
源装置を提供し、その面光源装置を使って高輝度の液晶
表示装置を提供する。 【構成】 少なくとも一端に配した光源２からの光を伝
達する平板状の導光板１と、この導光板１の裏面にドッ
トパターン状に形成した第１の反射層１１と、この第１
の反射層１１の上から導光板１の裏面にドットパターン
状に形成した第２の反射層１２とを備え、導光板１の裏
面の単位面積あたりの第１の反射層１１および第２の反
射層１２の占める面積を光源２から遠ざかるにしたがっ
て大きくした。また、この面光源装置の上面に、液晶パ
ネルを設けた。光源２を出た光は導光板１の中へ入った
後、第１の反射層１１と第２の反射層１２により確実に
反射され、従来例に比べて導光板１の裏面から外へ出て
いき導光板１内に戻ってこない損失となる光を減らすこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示パネル等の
表示体のバックライトや照明器具に使用される面光源装
置およびそれを用いた液晶表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノート型パーソナルコンピュータ
や携帯用テレビなどの表示装置に透過型液晶表示装置が
多く使用されている。これらの液晶表示装置に使用する
面光源装置としては、導光板を表示体の裏面に置き、そ
の導光板の端面に線光源を配置するエッジライト方式
と、光源を表示体の裏面に設ける直下型方式が知られて
いる。この両者を比較した場合、直下型方式は比較的高
輝度を得られるが薄型化には適さず、エッジライト方式
は薄さと発光面の輝度均一性に優れるが高輝度化の面で
不利であるということができる。ノート型パーソナルコ
ンピュータに使用される液晶表示装置のバックライト方
式としては、薄さを優先してエッジライト型方式を採用
することが多い。

【０００３】エッジライト方式は図４に示すように、光
を伝達する平板状の透明な導光板１と、この導光板１の
４辺の少なくとも１辺に近接して設けられた光源２と、
光源２から発せられた光を導光板１の端面に集めて中へ
導く反射板３が配置されている。導光板１の裏面１ｂす
なわち出射側とは反対の面には複数の拡散反射層６がド
ットパターン状に印刷されている。このドットパターン
の１ドットの面積は、導光板１から出射される光量を面
全体に均一にするために、光源２から遠ざかるにつれて
大きくなるように設計されている。さらに導光板１の裏
面１ｂの側には反射シート４が配置されており、導光板
１の裏面１ｂから外へ出る光を再度導光板１の中へ戻し
出射面１ａから出る照明光７を増大させるという役割を
持たせている。また、導光板１の出射面１ａの側には拡
散反射層６の印刷パターンのむらを隠し均斉度を高める
ために拡散板５が設置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、光源２から放出される光を十分有効に
利用できないため、面光源装置として薄型化を実現する
ことは容易であるが、高輝度を実現することが困難であ
るという課題がある。すなわち、図５に示すように、光
源２から出射して導光板１の中へ入った光８は導光板１
の中を多重反射を繰り返して進み、光源２と反対側の方
へ送られる。これは導光板１の出射面１ａおよび裏面１
ｂが平滑なため、臨界角Ａよりも大きな入射角で導光板
１の中へ入った光８はこれらの面で全反射され導光板１
の外には出て行かないためである。しかし導光板１の裏
面１ｂに印刷された拡散反射層６に当たった光の一部
は、図６に示すようにその拡散効果により臨界角Ａ以下
の角度で進み、導光板１の出射面１ａから出て照明光７
となる。

【０００５】ここで問題になるのは導光板１の裏面１ｂ
から出射した光９，１０である。拡散反射層６を通過し
た光９および臨界角Ａ以下の入射角のために導光板１の
裏面１ｂから出てきた光１０は反射シート４により反射
されるが、導光板１と反射シート４の間には微少な空間
があるため、一度導光板１の裏面１ｂから外へ出た光
９，１０の一部は臨界角Ａの制限により導光板１内に戻
ってこない。このような光の伝播経路における損失の積
み重ねのために出射面１ａの輝度を高くすることができ
ないという課題がある。

【０００６】したがって、この発明の目的は、光の利用
効率を大幅に改善した高輝度の面光源装置を提供するこ
と、および、その面光源装置を使って高輝度の液晶表示
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の面光源装置
は、少なくとも一端に配した光源からの光を伝達する平
板状の導光板と、この導光板の裏面にドットパターン状
に形成した第１の反射層と、この第１の反射層の上から
導光板の裏面にドットパターン状に形成した第２の反射
層とを備え、導光板の裏面の単位面積あたりの第１の反
射層および第２の反射層の占める面積を光源から遠ざか
るにしたがって大きくしたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】請求項２の面光源装置は、少なくとも一端
に配した光源からの光を伝達する平板状の導光板と、こ
の導光板の裏面にドットパターン状に形成されかつ光源
から遠ざかるにしたがって面積を小さくした第１の反射
層と、この第１の反射層の上から導光板の裏面全体に形
成した第２の反射層とを備え、この第２の反射層の拡散
反射率を第１の反射層の拡散反射率より大きくしたこと
を特徴とするものである。

【０００９】請求項３の面光源装置は、少なくとも一端
に配した光源からの光を伝達する平板状の導光板と、こ
の導光板の裏面にドットパターン状に形成されかつ光源
から遠ざかるにしたがって面積を大きくした第１の反射
層と、この第１の反射層の上から導光板の裏面全体に形
成した第２の反射層とを備え、第１の反射層の拡散反射
率を第２の反射層の拡散反射率より大きくしたことを特
徴とするものである。

【００１０】請求項４の液晶表示装置は、請求項１、請
求項２または請求項３記載の面光源装置の上面に、液晶
パネルを設けたものである。

【００１１】

【作用】請求項１の構成によれば、光源を出た光は導光
板の中へ入った後、導光板の裏面にドットパターン状に
形成した第１の反射層とこの第１の反射層の上から導光
板の裏面にドットパターン状に形成した第２の反射層に
より確実に反射されるので、従来例に比べて導光板の裏
面から外へ出ていき導光板内に戻ってこない損失となる
光を減らすことができる。したがって、導光板内を伝播
していく光の利用効率が従来に比べ著しく優れ、面光源
装置の出射面における輝度を高くすることが可能とな
る。また、このように第１の反射層と第２の反射層の２
層で構成したので、必要に応じて第１の反射層の隙間を
第２の反射層で埋めて輝度を高くすることができる。

【００１２】また、導光板の裏面の単位面積あたりの第
１の反射層および第２の反射層の占める面積を光源から
遠ざかるにしたがって大きくしたので、導光板の出射面
から出射する光量の分布を調節して均一な面発光を実現
することができる。請求項２または請求項３の構成によ
れば、光源を出た光は導光板の中へ入った後、導光板の
裏面にドットパターン状に形成した第１の反射層とこの
第１の反射層の上から導光板の裏面全体に形成した第２
の反射層により確実に反射され、請求項１と同様に導光
板内を伝播していく光の利用効率が従来に比べ著しく優
れ、面光源装置の出射面における輝度を高くすることが
可能となる。

【００１３】また、請求項２では、光源から遠ざかるに
したがって第１の反射層の面積を小さくし、かつ第２の
反射層の拡散反射率を第１の反射層の拡散反射率より大
きくしたので、導光板の出射面から出射する光量の分布
を調節して均一な面発光を実現することができる。請求
項３では、光源から遠ざかるにしたがって第１の反射層
の面積を大きくし、かつ第１の反射層の拡散反射率を第
２の反射層の拡散反射率より大きくしたので、導光板の
出射面から出射する光量の分布を調節して均一な面発光
を実現することができる。

【００１４】請求項４の構成によれば、請求項１、請求
項２または請求項３の面光源装置の上面に液晶パネルを
配置することにより、容易に高輝度の液晶表示装置を実
現できる。

【００１５】

【実施例】この発明の第１の実施例の面光源装置を図１
および図２に基づいて説明する。図１はこの面光源装置
の構成を示した断面図である。この面光源装置は、光を
伝達する平板状の透明な導光板１と、この導光板１の４
辺の少なくとも１辺に近接した光源２とが設けられ、光
源２から発せられた光を導光板１の端面に集めて中へ導
く反射板３が配置されている。また、導光板１の裏面１
ｂの側には反射シート４、出射面１ａの側には拡散板５
がそれぞれ設置されている。そして、導光板１の裏面１
ｂに第１の反射層１１をドットパターン状に印刷した
後、第２の反射層１２を第１の反射層１１の上から導光
板１の裏面１ｂに第１の反射層１１と同様にドットパタ
ーン状に印刷している。

【００１６】図２に第１の反射層１１および第２の反射
層１２の印刷パターン例を示す。第１の反射層１１およ
び第２の反射層１２は光源２から遠ざかるにしたがって
ドット面積が大きくなっていくように設定されている。
すなわち、導光板１の裏面１ｂの単位面積あたりの第１
の反射層１１および第２の反射層１２の印刷面積が光源
２からの距離に対応して変化するようにドットパターン
の形状を設定している。さらに、第２の反射層１２は図
２に示すように、第１の反射層１１のドットと位置をず
らして印刷されている。

【００１７】すなわち、第１の反射層１１だけの場合、
印刷の版の精度の制約によりドットとドットの間隔を必
要最小距離ｄだけあけなくてはならないために、導光板
１の裏面１ｂにおける第１の反射層１１の面積を最も大
きくして輝度を上げたい領域、すなわち光源２から最も
遠い領域Ｈにおいても、第１の反射層１１を所定の距離
をあけてドット状に印刷せざるを得なかったが、第２の
反射層１２を上記のように印刷することにより、Ｈの領
域において隙間なく反射層１１，１２を形成することが
できる。したがって導光板１のＨの領域における輝度を
従来より高くすることができる。また、Ｈ以外の領域に
ついては第１の反射層１１および第２の反射層１２の面
積を変えることにより容易に輝度を調節して面輝度の均
一化を図ることができる。また、第１の反射層１１およ
び第２の反射層１２は、導光板１の厚みや光源２の位置
等を考慮して、照明光７が最大になりかつ出射面１ａ内
の輝度が均一となるように、ドットパターンの形状、大
きさを決定すればよい。

【００１８】この実施例によれば、光源２を出た光は導
光板１の中へ入った後、導光板１の裏面１ｂにドットパ
ターン状に形成した第１の反射層１１とこの第１の反射
層１１の上から導光板１の裏面にドットパターン状に形
成した第２の反射層１２により確実に反射されるので、
従来例に比べて導光板１の裏面から外へ出ていき導光板
１内に戻ってこない損失となる光を減らすことができ
る。したがって、導光板１内を伝播していく光の利用効
率が従来に比べ著しく優れ、面光源装置の出射面１ａに
おける輝度を高くすることが可能となる。また、このよ
うに第１の反射層１１と第２の反射層１２の２層で構成
したので、必要に応じて第１の反射層１１の隙間を第２
の反射層１２で埋めて輝度を高くすることができる。

【００１９】また、導光板１の裏面１ｂの単位面積あた
りの第１の反射層１１および第２の反射層１２の占める
面積を光源２から遠ざかるにしたがって大きくしたの
で、導光板１の出射面１ａから出射する光量の分布を調
節して均一な面発光を実現することができる。このよう
に、第２の反射層１２を設けることにより導光板１の裏
面１ｂにおける光損失を従来より大きく低減することが
できる。また、印刷の特性により１個のドットの印刷層
の厚みが均一にならず、ドットの一部分が薄くなるため
部分的に光が透過しやすくなり、光損失が増えるという
課題に対しても、上記のように第１の反射層１１に第２
の反射層１２の印刷を重ねる構成をとるために、輝度向
上につながる。

【００２０】また、第１の反射層１１と第２の反射層１
２の拡散反射率および面積比を調整し、さらに導光板１
の裏面１ｂ側に反射シート４を設置することにより、導
光板１の出射面１ａにおける輝度をさらに均一化でき
る。なお、第２の反射層１２は必ずしも導光板１の裏面
１ｂ全域にドットパターン状に印刷する必要はなく、輝
度を高くしたい領域のみ部分的に印刷を施すことも可能
である。また、反射シート４はなくてもよい。さらに、
図２において反射層１１，１２のドットパターンの形状
を正方形としたが、特にこの形状に限定するものではな
く、円形、ひし形、長方形等でも実施可能なことは明ら
かである。

【００２１】この発明の第２の実施例の面光源装置を図
３に基づいて説明する。この面光源装置は、第１の実施
例と同様に、光を伝達する平板状の透明な導光板１と、
この導光板１の４辺の少なくとも１辺に近接した光源２
とが設けられ、光源２から発せられた光を導光板１の端
面に集めて中へ導く反射板３が配置されている。また、
導光板１の出射面１ａの側には拡散板５が設置されてい
る。そして、導光板１の裏面１ｂに第１の反射層１３を
ドットパターン状に印刷した後、第２の反射層１４を第
１の反射層１３の上から導光板１の裏面１ｂ全域に印刷
している。

【００２２】第１の反射層１３は光源２から遠ざかるに
したがってドット面積が小さくなっていくように設定さ
れている。すなわち、第１の実施例の第１の反射層１１
と同様に、導光板１の裏面１ｂの単位面積あたりの第１
の反射層１３の印刷面積が光源２からの距離に対応して
変化するようにドットパターンの形状を設定している。

【００２３】また、第１の反射層１３の拡散度（拡散反
射率）は第２の反射層１４の拡散度に比較して小さくな
るように設定されており、第１の反射層１３で反射した
光は拡散度が低いために導光板１の出射面１ａから出射
され照明光７となる割合が低くなる。また、第２の反射
層１４はビーズ等を混ぜることにより高い拡散度及び反
射率を有している。

【００２４】この実施例によれば、光源２を出た光は導
光板１の中へ入った後、導光板１の裏面１ｂにドットパ
ターン状に形成した第１の反射層１３とこの第１の反射
層１３の上から導光板１の裏面１ｂ全体に形成した第２
の反射層１４により確実に反射される。この場合、どち
らの反射層１３，１４も導光板１の裏面１ｂに直接印刷
しており、特に第２の反射層１４が裏面全域をカバーし
ているため、従来例で示したような導光板の裏面と反射
シートの間の空間での光損失を大きく減らすことができ
る。しかも、第２の反射層１４を透過して導光板１の裏
面１ｂから外へ出る光はわずかなため、従来例で示した
反射シートを省くことも可能となる。図３では反射シー
トを省いているがあってもよい。このため、導光板１内
を伝播していく光の利用効率が従来に比べ著しく優れ、
面光源装置の出射面における輝度を高くすることが可能
となる。

【００２５】また、光源２から遠ざかるにしたがって第
１の反射層１３の面積を小さくし、かつ第２の反射層１
４の拡散反射率を第１の反射層１３の拡散反射率より大
きくしたので、導光板１の出射面１ａから出射する光量
の分布を調節して均一な面発光を実現することができ
る。この場合、第１の反射層１３の面積および拡散反射
率を適宜変えることにより、照明光７の出射面１ａにお
ける均一性を実現することが可能となる。

【００２６】また、第２の実施例の変形例として、導光
板の裏面にドットパターン状に形成された第１の反射層
を光源から遠ざかるにしたがって面積を大きくし、第１
の反射層の拡散反射率を第２の反射層の拡散反射率より
大きくした構成にしてもよい。この場合も、第２の実施
例と同様の効果を得ることができる。なお、上記第１お
よび第２の実施例では、導光板１の一方の端面にのみ管
状光源を設け光を入射させたが、管状光源は必ずしも一
端にのみ配置する必要はなく、導光板１の両端面あるい
は全周端面に配置するようにしてもよい。また、導光板
１は平板状の直方体形状となっているが、必ずしも出射
面１ａと裏面１ｂが平行である必要はない。また、反射
層１１…は導光板１に密着しておればよく、その形成手
段は印刷に限定されるものではない。

【００２７】また、上記第１および第２の実施例による
面光源装置をバックライトとして、液晶パネルの下面に
配置することにより、容易に高輝度の液晶表示装置を実
現することができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の面光源装置によれば、光源を
出た光は導光板の中へ入った後、導光板の裏面にドット
パターン状に形成した第１の反射層とこの第１の反射層
の上から導光板の裏面にドットパターン状に形成した第
２の反射層により確実に反射されるので、従来例に比べ
て導光板の裏面から外へ出ていき導光板内に戻ってこな
い損失となる光を減らすことができる。したがって、導
光板内を伝播していく光の利用効率が従来に比べ著しく
優れ、面光源装置の出射面における輝度を高くすること
が可能となる。また、このように第１の反射層と第２の
反射層の２層で構成したので、必要に応じて第１の反射
層の隙間を第２の反射層で埋めて輝度を高くすることが
できる。このため、導光板の裏面に設けられる反射シー
トを省くことができるので、薄型化および低コスト化を
図ることができる。

【００２９】また、導光板の裏面の単位面積あたりの第
１の反射層および第２の反射層の占める面積を光源から
遠ざかるにしたがって大きくしたので、導光板の出射面
から出射する光量の分布を調節して均一な面発光を実現
することができる。請求項２または請求項３の面光源装
置によれば、光源を出た光は導光板の中へ入った後、導
光板の裏面にドットパターン状に形成した第１の反射層
とこの第１の反射層の上から導光板の裏面全体に形成し
た第２の反射層により確実に反射され、請求項１と同様
に導光板内を伝播していく光の利用効率が従来に比べ著
しく優れ、面光源装置の出射面における輝度を高くする
ことが可能となる。このため、導光板の裏面に設けられ
る反射シートを省くことができるので、薄型化および低
コスト化を図ることができる。

【００３０】また、請求項２では、光源から遠ざかるに
したがって第１の反射層の面積を小さくし、かつ第２の
反射層の拡散反射率を第１の反射層の拡散反射率より大
きくしたので、導光板の出射面から出射する光量の分布
を調節して均一な面発光を実現することができる。請求
項３では、光源から遠ざかるにしたがって第１の反射層
の面積を大きくし、かつ第１の反射層の拡散反射率を第
２の反射層の拡散反射率より大きくしたので、導光板の
出射面から出射する光量の分布を調節して均一な面発光
を実現することができる。

【００３１】請求項４では、請求項１、請求項２または
請求項３の面光源装置の上面に液晶パネルを配置するこ
とにより、容易に高輝度の液晶表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の面光源装置の断面側
面図である。

【図２】第１の実施例における第１の反射層と第２の反
射層の印刷パターンを示す平面図である。

【図３】第２の実施例の面光源装置の断面側面図であ
る。

【図４】従来例の断面側面図である。

【図５】従来例の作用説明図である。

【図６】従来例の問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 導光板 １ｂ 裏面 ２ 光源 ４ 反射シート ７ 照明光 １１ 第１の反射層 １２ 第２の反射層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端に配した光源からの光を
   伝達する平板状の導光板と、この導光板の裏面にドット
   パターン状に形成した第１の反射層と、この第１の反射
   層の上から前記導光板の裏面にドットパターン状に形成
   した第２の反射層とを備え、前記導光板の裏面の単位面
   積あたりの前記第１の反射層および前記第２の反射層の
   占める面積を前記光源から遠ざかるにしたがって大きく
   したことを特徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】 少なくとも一端に配した光源からの光を
   伝達する平板状の導光板と、この導光板の裏面にドット
   パターン状に形成されかつ前記光源から遠ざかるにした
   がって面積を小さくした第１の反射層と、この第１の反
   射層の上から前記導光板の裏面全体に形成した第２の反
   射層とを備え、この第２の反射層の拡散反射率を前記第
   １の反射層の拡散反射率より大きくしたことを特徴とす
   る面光源装置。
3. 【請求項３】 少なくとも一端に配した光源からの光を
   伝達する平板状の導光板と、この導光板の裏面にドット
   パターン状に形成されかつ前記光源から遠ざかるにした
   がって面積を大きくした第１の反射層と、この第１の反
   射層の上から前記導光板の裏面全体に形成した第２の反
   射層とを備え、前記第１の反射層の拡散反射率を前記第
   ２の反射層の拡散反射率より大きくしたことを特徴とす
   る面光源装置。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２または請求項３記載
   の面光源装置の上面に、液晶パネルを設けた液晶表示装
   置。