JPH09281338A - 液晶表示パネルのバックライト・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光線の利用率を向上させる液晶表示パネルの
バックライト・システムを提供する。 【解決手段】 １又は複数の光源部と、液晶表示パネル
に対向する略平坦な正面、正面について液晶表示パネル
と反対側の背面、及び光源部の各々に隣接している１又
は複数の端を有する光導体とを有する。背面は正面に平
行する複数の平行部と、隣り合う両平行部を連結する連
結部とを含む。光導体の背面におけるそれぞれの前記連
結部は、縦方向に略垂直であって連続的な屋根形状を形
成しかつ各平行部と所定の傾き角をなすような複数の傾
斜面から構成される。傾斜面の法線と傾斜面に入射する
光線とがなす角を増大させることにより直接的に傾斜面
を透過して光導体の外部に放射され光線を減少すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示パネルのバ
ックライト・システムについての改良構造に関する。特
に、光導体の単方向的反射の構造を利用し、なるべく光
線を直接的に視角方向に入らせることによって無駄なエ
ネルギーの損失を低減させる。従って、光エネルギーの
利用率が向上し、故に液晶表示パネルのバックライト・
システムが改良される。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来の液晶表示パネルのバック
ライト・システムＳ１の部分的斜視図を示す。このバッ
クライト・システムＳ１は主に、バックライトにおける
必要な光源を提供する光源部５と、相互に平行しかつ平
坦な正面９及び背面１０を有し、かつその端７が前記光
源部５に隣接し、前記光源部５から放射する光線を受け
る光導体３と、前記光源部５を囲み、光源部５から照射
してくる光を前記光導体３に入るように反射する反射マ
スク６と、前記光導体３から放射して前記背面１０を透
過する光線を前記光導体３に戻るように反射する反射パ
ネル４と、前記液晶表示パネル１と前記光導体３との間
に設けられて前記光導体３から前記液晶表示パネル１に
向かって放射される光線を早めに拡散させることにより
前記液晶表示パネル１に入射する光線の不均一現象を軽
減する拡散パネル２とを具備する。

【０００３】図１の液晶表示パネル１に示す如く、光源
部５から放射して端７を経て光導体３に入射する光線Ａ
は、一般的に、相互に平行関係をなす正面９と背面１０
との間で繰り返し全反射し、光源部５から離れていく方
向へ前進する。但し、前記光線Ａが散乱材料８に当たる
とき、上述の全反射が止められ、一部の光線が液晶表示
パネル１まで散乱される。これによって液晶表示パネル
１のバックライトが提供される。しかしながら、散乱さ
れた光線の多くは、液晶表示パネル１に到達する以前に
何回も散乱又は反射されている。従って、散乱又は反射
された回数が多ければ多いほどエネルギーの損失が増え
る。このことから、この従来のバックライト・システム
Ｓ１には明らかに改善の余地がある。

【０００４】前記バックライト・システムＳ１の欠点に
鑑み、別の改良されたバックライト・システムＳ２が米
国特許第５,０５０,９４６号の中で提示された。図２、
図３、及び図４は、このバックライト・システムＳ２の
構造を示す。図２は、部分的展開斜視図である。図３
は、図２におけるIII部分の拡大側面図である。図４
（Ａ）は、図３における傾斜面Ｎの付近での拡大斜視図
であり、図４（Ｂ）が説明のため用いる座標系を示す。

【０００５】図２及び図３を参照する。バックライト・
システムＳ２は、図１に示したＳ１と同様に、光源部５
と、反射マスク６と、光導体１３と、反射パネル１４
と、拡散パネル２とを具備する。図４（Ｂ）の座標系の
通り、Ｚ方向は光導体１３の縦方向（すなわち、光源部
から離れていく方向）を示す。Ｙ方向が光導体１３の高
さ方向を示す。Ｘ方向が光源部５を構成するランプ・チ
ューブにおいてその長手方向を示しており、つまり、Ｙ
方向及びＺ方向と垂直になる方向である。

【０００６】図２及び図３により、このバックライト・
システムＳ２をバックライト・システムＳ１と比較する
と、唯一の相違点は光導体の形状である。このバックラ
イト・システムＳ２において、光導体１３の正面１９は
やはり平坦であるが、その背面２０は、前記正面１９に
平行する複数の平行部Ｇ、Ｅ、Ｆ、...と、隣り合う双
方の平行部を連結しかつ前記平行部Ｇ、Ｅ、Ｆ、...と
約１３５°の角度をなす連結部Ｍ、Ｎ、...とを有す
る。前記平行部Ｇ、Ｅ、Ｆ、....の各々と前記正面１９
とのＹ方向における間隔は、端１７と縦方向（Ｚ方向）
における距離が増えるほど（すなわち端１７から離れる
につれて）だんだん縮小する（図３）。

【０００７】図２及び図３に示すように、光源部５から
放射されて端１７を経て光導体１３に入射し、正面１９
と比較的大きい角度をなす光線Ａは、互いに平行である
正面１９と背面２０における各平行部Ｇ、Ｅ、Ｆ、...
との間で繰り返し全反射しながら光源部５を離れていく
方向へ前進する。一方、正面１９と比較的小さい角度を
なす光線Ｂが傾斜している連結部Ｍ、Ｎ、...等に入射
したならば、全反射が起こる。この全反射された光線Ｂ
は、大体、臨界角より小さい角度で正面１９に入射し、
そして直接この入射したところを透過して、液晶表示パ
ネル１にバックライトを提供する。従って、このバック
ライト・システムＳ２の設計は、一部の光線における光
導体１３の中での進行パスを短縮させることにより、そ
の光線が傾斜している連結部に到達した後、直ちに光導
体１３の正面１９を透過して放射させることができ、結
果的に光線が光導体１３の中で何回も散乱又は反射され
ることによるエネルギーの損失が軽減される。

【０００８】前記バックライト・システムＳ２によれ
ば、前記バックライト・システムＳ１における欠点があ
る程度改善されるが、まだ改善すべきところがある。例
えば、連結部Ｎと垂直又は略垂直をなす光線Ｃが直接的
に連結部Ｎに入射するとき、この光線Ｃの大部分のエネ
ルギーが直接この入射点を透過して放射される。この透
過した光線は、理想的状況においては反射パネル１４に
より元のところに反射される。しかしながら、実際には
反射パネル１４の反射能率が背面に対して１００％では
ないため、半隅角の方向範囲での任意の反射になり、結
果的にエネルギーが何回かの散乱又は反射で大部分減少
してしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の問題点に鑑み、
本発明の目的は、従来のバックライト・システムＳ２に
おける欠点を解消し、光導体の底面において連結部に入
射する光線がその入射点を透過して放射されることを抑
制することにより光線の利用率を向上させる液晶表示パ
ネルのバックライト・システムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明による液晶表示パネルのバックライト・シス
テムは、バックライトの必要な光源を提供する１又は複
数の光源部と、一個の光導体とを具備する。前記光導体
は前記光源部が発した光線を受けることにより、液晶表
示パネルの必要なバックライトを提供する。前記光導体
は、その液晶表示パネルに対向する略平坦な正面と、こ
の正面について液晶表示パネルとは反対側にある背面
と、前記１又は複数の光源部の各々に隣接している複数
の端とを有する。前記正面は前記光源部から離れていく
縦方向に向いて延びる。前記背面は、前記正面に平行で
ある複数の平行部と、隣り合う双方の平行部を連結する
連結部とを含む。前記複数の平行部の各々と前記正面と
の間の間隔は、前記平行部の各々と前記端との縦方向に
おける距離の増大に伴って縮小する。

【００１１】その特徴は、前記光導体の背面におけるそ
れぞれの前記連結部は、前記縦方向に略垂直であり、連
結している各々の前記平行部と所定の傾き角をなすよう
な複数の傾斜面により連続的な屋根形状を構成しかつこ
れらの傾斜面の隣り合う各対が互いに６０〜１２０度の
角度をなす。上記の構造により、前記傾斜面の法線と前
記傾斜面に入射する光線とがなす角を増大させ、よって
直接的に前記傾斜面を透過して光導体の外部に放射され
る光線を減少する。

【００１２】更に、前記液晶表示パネルのバックライト
・システムにおける前記光導体の正面において、前記液
晶表示パネルに平行しかつ互いに平行するような一体化
された複数列の角柱が設けられる。上記の構造により、
前記光導体の正面を透過して前記液晶表示パネルへ放射
される光線を比較的小さい視角範囲に収束させることが
できる。

【００１３】また、前記液晶表示パネルのバックライト
・システムにおける前記光導体の前記端では、前記光源
部に向かって延びかつ一体的に成形される収束部があ
る。前記収束部については、その前記縦方向に沿う横断
面積が、前記光源部５に近づくにつれ小さくなる。

【００１４】また、前記液晶表示パネルのバックライト
・システムにおいて、前記光導体の前記端と前記光源部
との間において、更に収束部が設けられる。前記収束部
は、前記光源部に対向する平坦な第１の側と、前記端に
対向するる第２の側とを具備する。前記第２の側には前
記端の表面に平行でありかつ互いに平行であるような複
数列の角柱が設けられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
例を説明する。図５は本発明による一実施例である液晶
表示パネルのバックライト・システムＳ３の部分的斜視
図を示す。図５には本実施例につき、図２に示した従来
の液晶表示パネルのバックライト・システムＳ２におけ
る図４（Ａ）に示した部分に相当する部分を示す。すな
わち、互いに平行であるＥ部及びＦ部を連結する連結部
の構造である。同一部分については図４と同じ符号で示
す。図４（Ａ）においては単一の傾斜した平面から構成
される連結部Ｎは、図５の中では、Ｅ部及びＦ部とそれ
ぞれ所定の傾き角をなしかつ互いにほぼ直交する一対の
傾斜面Ｎ１とＮ２を基本として構成されるようになる。
傾斜面Ｎ１とＮ２とが共に屋根状の形状を構成する。

【００１６】図４（Ａ）及び図５を参照し、連結部にお
ける構造の変更によって生じる効果を説明する。図４
（Ａ）においては、傾斜面Ｎと垂直又は略垂直であって
光導体の背面を透過する光線Ｃはかなりのエネルギーを
損失する。一方、図５において同様の光線Ｃは、傾斜面
Ｎ１の法線との間に形成される角度が増大するため、光
線Ｃが初めて第１の傾斜面Ｎ１の点Ｐ１に入射すると
き、全反射が起こる可能性が増す。更に、全反射された
光が第２の傾斜面Ｎ２の点Ｐ２に入射するとき、再び二
回目の全反射が起こり、正面（図に示さず）を透過して
出る。この光線が有効に液晶表示パネルのバックライト
として利用されることができ、図４（Ａ）に示す従来の
バックライト・システムＳ２におけるエネルギーを充分
に利用できない欠点を解消することができる。

【００１７】図６は本発明による別の実施例である液晶
表示パネルのバックライト・システムＳ４につき、光導
体３３の斜視図を示す。同実施例において、光導体３３
の背面の構造は、図５に示した相互に略直交しかつ背面
における隣接する両平行部の間にある傾斜面Ｎ１とＮ２
から構成される連結部の構造に基づいて改良したもので
ある。すなわち、光導体３３の端３７に最も近い第１の
連結部を例とし、その連結部は、Ｘ方向（図４（Ｂ）の
座標系参照）に沿って並んでいる一連の傾斜面Ｎ１１と
Ｎ２１、Ｎ３１とＮ４１、Ｎ５１とＮ６１、...等の対
は、図５に示す傾斜面の対Ｎ１とＮ２に相当する。各対
の隣接する傾斜面は、相互にほぼ直交する関係を有す
る。第１の連結部に隣接する第２の連結部も同様に、一
連の傾斜面Ｎ１２とＮ２２、...等から構成され、他の
連結部も同様である。このようにして図６に示す実施例
の光導体３３の背面の構造を構成する。

【００１８】図７は本発明による更に別の実施例である
液晶表示パネルのバックライト・システムＳ５につき、
光導体４３の斜視図を示す。この光導体４３の構造、特
に背面の構造（詳細には図示せず）については図５又は
図６に示した構造と大体同様である。この実施例では、
その正面において更に、液晶表示パネル（図示せず）に
平行でありかつ互いに平行するような複数列の角柱４４
が、正面と一体的に形成される。この正面の構造によ
り、角柱４４の正面を透過して液晶表示パネルに放射さ
れる光を比較的小さい視角範囲に収束させることができ
る。前述したように、光線を収束する機能を備える平行
する角柱４４との設計については従来技術で既に提示さ
れている（例えば、米国特許第４,７９１,５４０号）た
め、その詳細は省略する。

【００１９】図８は本発明による更に別の実施例である
液晶表示パネルのバックライト・システムＳ６につき、
光導体５３及び光源部５の斜視図を示す。その光導体５
３の構造、特に背面の構造（図に示さず）については図
５又は図６に示した構造と大体同様である。この実施例
では、その光導体５３における光源部５に近い端５７に
おいて、更に光源部５の方向に向かって延び、端５７と
一体的に形成される収束部５４がある。収束部５４がＺ
方向の逆方向（図４（Ｂ）の座標系参照）に沿って、そ
の横断面積（ＸＹ平面内の面積）が光源部５に近づくに
つれて小さくなる。このような収束部５４は、光導体５
３に入射する光線を収束させる。この結果、光導体５３
の正面から出射する光線のＺ方向における収束が増強さ
れる。尚、収束部５４の設計は既に熟知されているた
め、その詳細は省略する。

【００２０】図９及び図１０は、それぞれ本発明による
更に別の実施例である液晶表示パネルのバックライト・
システムＳ７、バックライト・システムＳ８につき、光
導体、光源部及び収束部の斜視図を示す。まず、図９に
示したバックライト・システムＳ７の構造を説明する。
バックライト・システムＳ７においては、光導体６３の
構造、特に底面の構造（図示せず）は図５又は図６に示
す構造と大体同様である。この例では、光導体６３の端
６７と光源部５との間に、更に収束部６４が設けられ
る。収束部６４は、光源部５に対向する平坦な第１の側
６６と、端６７に対向する第２の側６８とを有する。第
２の側６８には端６７の表面に平行でありかつ互いに平
行であるような複数列の角柱が設けられる。これらの角
柱はＸ方向（図４（Ｂ）参照）に略平行に延び、光導体
６３に入射する光線をまずＹＺ平面上で収束させること
ができる。

【００２１】次に、図１０を用いてバックライト・シス
テムＳ８の構造を説明する。このバックライト・システ
ムＳ８の構造は図９に示すバックライト・システムＳ７
と大体同様である。すなわち、光導体７３の端７７と光
源部５との間に、更に収束部７４が設けられる。収束部
７４は、光源部５に対向する平坦な第１の側７６と、端
７７に対向する第２の側７８とを有する。第２の側７８
には端７７の表面に平行でありかつ互いに平行であるよ
うな複数列の角柱が設けられる。但し、これらの角柱は
Ｙ方向（図４（Ｂ）参照）に略平行に延び、光導体７３
に入射する光線をまずＸＺ平面上で収束させることがで
きる。尚、上記収束部６４及び収束部７４の設計につい
ては既に熟知されているためその詳細は省略する。

【００２２】以上では本発明の好適な実施例について説
明したが、これに限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
これらの変形実施は本発明の範囲内にあると認めるべき
である。例えば、前述の実施例では、光導体の背面にお
ける両平行部を連結する連結部のうち、隣接する一対の
傾斜面が互いに略直交すると述べたが、これら一対の傾
斜面のなす角度は６０〜１２０度の範囲であれば前述の
実施例と同様な機能を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の液晶表示パネルのバックライト・システ
ムＳ１を示す部分的斜視図である。

【図２】別の従来の液晶表示パネルのバックライト・シ
ステムＳ２を示す部分的斜視図である。

【図３】図２における光導体のIII部分の拡大側面図、
及び光線がその中で前進する又は反射される状況を示す
図である。

【図４】（Ａ）は図３における光導体の背面の連結部近
傍の拡大斜視図を示す図であり、（Ｂ）は光導体の背面
の構造を説明するために使用される座標系を示す図であ
る。

【図５】本発明による一実施例である液晶表示パネルの
バックライト・システムＳ３につき、図４（Ａ）に相当
する部分を示す部分的斜視図である。

【図６】本発明による別の実施例である液晶表示パネル
のバックライト・システムＳ４につき、光導体を示す斜
視図である。

【図７】本発明による更に別の実施例である液晶表示パ
ネルのバックライト・システムＳ５につき、光導体を示
す斜視図である。

【図８】本発明による更に別の実施例である液晶表示パ
ネルのバックライト・システムＳ６につき、光導体及び
光源部を示す斜視図である。

【図９】本発明による更に別の実施例である液晶表示パ
ネルのバックライト・システムＳ７につき、光導体、光
源部及び収束部を示す斜視図である。

【図１０】本発明による更に別の実施例である液晶表示
パネルのバックライト・システムＳ８につき、光導体、
光源部及び収束部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 液晶表示パネル ２ 拡散パネル ３ 光導体 ４、１４ 反射パネル ５ 光源部 ６ 反射マスク ７、１７、３７、５７、６７、７７ 端 ８ 散乱材料 ９、１９ 正面 １０、２０ 背面 １３、３３、４３、５３、６３、７３ 光導体 ４４ 角柱 ５４、６４、７４ 収束部 ６６、７６ 第１の側 ６８、７８ 第２の側

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源を提供する１又は複数の光源部と、 前記光源部が発した光線を受けることにより液晶表示パ
   ネルの必要なバックライトを提供するべく、前記液晶表
   示パネルに対向しかつ前記光源部から離れていく縦方向
   へと延びる略平坦な正面と、前記正面に平行でありかつ
   該正面について前記液晶表示パネルとは反対側にある複
   数の平行部及び隣り合う双方の該平行部を連結する連結
   部を含む背面と、前記１又は複数の光源部の各々に隣接
   する１又は複数の端とを有する光導体とを具備し、 前記複数の平行部の各々と前記正面との間の間隔が、該
   平行部の各々と該記端との前記縦方向における距離の増
   大に伴って縮小し、 前記光導体の前記背面における各々の前記連結部が、前
   記縦方向に略垂直であって、各々の連結する双方の前記
   平行部と所定の傾き角をなすような複数の傾斜面により
   連続的な屋根形状を構成しかつ該傾斜面の隣り合う各対
   が互いに６０〜１２０度の角度をなし、 上記構造により、前記傾斜面の法線と前記傾斜面に入射
   する光線とがなす角を増大させ、よって直接的に前記傾
   斜面を透過して前記光導体の外部に放射される光線を減
   少させることを特徴とする液晶表示パネルのバックライ
   ト・システム。
2. 【請求項２】 前記光導体の前記正面において、前記液
   晶表示パネルに平行でありかつ相互に平行である一体的
   に成形された複数列の角柱が設けられ、この構造によ
   り、該光導体の該正面を透過して該液晶表示パネルへ放
   射される光線を比較的小さい視角範囲に収束させること
   ができることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネ
   ルのバックライト・システム。
3. 【請求項３】 前記光導体の前記端において、更に前記
   光源部に向かって延びかつ一体的に成形された収束部が
   設けられ、前記収束部の前記縦方向における横断面積が
   前記光源部に近づくにつれて小さくなることを特徴とす
   る請求項１記載の液晶表示パネルのバックライト・シス
   テム。
4. 【請求項４】 前記光導体の前記端と前記光源部との間
   において、更に収束部が設けられ、前記収束部が、前記
   光源部に対向する平坦な第１の側と、前記端に対向する
   第２の側とを具備し、前記第２の側には前記端の表面に
   平行でありかつ相互に平行であるような複数列の角柱が
   設けられることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パ
   ネルのバックライト・システム。