JPH09281492A - 照明ユニット及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

照明ユニット及びそれを用いた液晶表示装置

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JPH09281492A
JPH09281492A JP8093712A JP9371296A JPH09281492A JP H09281492 A JPH09281492 A JP H09281492A JP 8093712 A JP8093712 A JP 8093712A JP 9371296 A JP9371296 A JP 9371296A JP H09281492 A JPH09281492 A JP H09281492A
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JP
Japan
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light
guide plate
light guide
prism sheet
prism
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Pending
Application number
JP8093712A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Mizutani
康治 水谷
Atsuo Nomura
充生 野村
Tatsufumi Ogata
達文 尾形
Akira Hirai
彰 平井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
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  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部材点数を削減して光損失を低減するととも
に指向性をもたせ、高輝度化することができる照明ユニ
ットおよび液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 液晶表示装置における照明ユニットを、
透光性材料の上面及び下面が平滑面で形成された導光板
8と、その側面に配置した線光源9から発せられた光を
導光板8の端面に集めて中へ導く遮光フィルム10と、
導光板8の下面側に配置され導光板8の端面から導かれ
た光を反射する反射シート11と、導光板8の上面側に
配置され出射光面が粗面化されかつ入射光面が線光源9
の軸方向と平行に多数の溝を成すプリズム状に形成され
た拡散プリズムシート12とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶特性により画
像を表示する液晶表示素子に光を照射するための照明ユ
ニット及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
やワードプロセッサなどの表示装置として、軽量,薄
型,低消費電力という特徴を生かして液晶表示装置が多
く用いられるようになった。また、これらの液晶表示装
置には、明るい表示画面を実現するために、内蔵した照
明ユニットにより液晶表示素子の背面から照明光をあて
るという構成をとっているものが多い。
【0003】この照明ユニットには、導光板を表示体の
裏面に置き、その導光板の端面に蛍光管等の線光源を配
置するエッジライト方式と、光源を表示体の裏面に設け
る直下型方式に大きく分類される。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行面の輝度均一
性に優れるが高輝度化の面で不利であるということがい
える。ノート型パーソナルンピュータやワードプロセッ
サなどに使用される液晶表示装置の照明ユニットの方式
としては、薄さを優先してエッジライト方式を採用する
ことが多い。
【0004】以下、従来のエッジライト方式の照明ユニ
ットの構成について説明する。このエッジライト方式の
照明ユニットの断面図を図1に示し、その斜視図を図2
に示す。図1および図2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辺のうち少
なくとも1辺に近接して設けられた蛍光管等の線光源2
と、線光源2から発せられた光を導光板1の端面に集め
て中へ導く遮光フィルム3とが配置されている。
【0005】導光板1の下面には拡散反射層4がドット
パターン状に印刷されており、ドットパターンの面積を
線光源2からの距離に応じて変化させることにより、導
光板1の上面から出る照明光の均斉化を図っている。導
光板1の下面側には反射シート5が配置されており、導
光板1の下面から外へ出る光を再度導光板1の中へ戻し
上面から出る照明光を増大させるという役割をもたせて
いる。
【0006】また、導光板1の上面側にはドットパター
ンのムラを隠し均斉度を高めるための拡散板6が配置さ
れている。さらに、そのうえには、拡散板6からの出射
光を正面方向に集光させるプリズムシート7が配置され
ている。プリズムシート7は、プリズム状の溝を多数並
べた形状をシート上に形成したもので、集光度を高めて
より輝度を高くするために2枚重ねて使用されることが
多い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の照明ユニットでは、線光源2から出た光が導
光板1,拡散反射層4,拡散板6,プリズムシート7を
経て最終的にプリズムシート7の上面から照明光として
出射されるため、それらの間を光が通過する際に、それ
ぞれ少なからず光損失が生じるという問題点を有してい
た。
【0008】また、上記のように、照明ユニットを構成
する部品点数が多いため、部材コストや組立コストが高
くなるという問題点をも有していた。本発明は、上記従
来の問題点を解決するもので、比較的小型で視野角が限
定される用途の液晶表示装置用の照明ユニットとして、
簡単な構成でありながら、薄型化することができ、かつ
低電力で高輝度化を実現することができるとともに、導
光板に特別な処理を必要とせず、部材の簡素化によりト
ータル部材点数の削減を実現して、部材コストおよび組
立てコストを削減することができる照明ユニットおよび
それを用いた液晶表示装置を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の照明ユニットに
おいては、導光板と線光源と遮光フィルムと反射シート
と、さらに前記導光板の上面側に配置され出射光面が粗
面化されかつ入射光面が前記線光源の軸方向と平行に多
数の溝を成すプリズム状に形成された拡散プリズムシー
トとを備えて構成されており、簡単な構成でありなが
ら、薄型化することができ、かつ低電力で高輝度化を実
現することができるとともに、導光板に特別な処理を必
要とせず、部材の簡素化によりトータル部材点数の削減
を実現して、部材コストおよび組立てコストを削減する
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の照明ユ
ニットは、透光性材料の上面及び下面が平滑面で形成さ
れた導光板と、前記導光板の側面に配置された線光源
と、前記線光源から発せられた光を前記導光板の端面に
集めて中へ導く遮光フィルムと、前記導光板の下面側に
配置され導光板の端面から導かれた光を反射する反射シ
ートと、前記導光板の上面側に配置され出射光面が粗面
化されかつ入射光面が前記線光源の軸方向と平行に多数
の溝を成すプリズム状に形成された拡散プリズムシート
とを備えて構成する。
【0011】請求項2に記載の照明ユニットは、請求項
1の拡散プリズムシートを、屈折率1.4〜1.6の透
光性材料で形成し、かつそのプリズム頂角が65〜80
度になるように形成して構成する。
【0012】請求項3に記載の照明ユニットは、請求項
1または請求項2の拡散プリズムシートを、その頂角が
導光板からの出射特性に合わせて、一定の角度傾斜をも
つように形成して構成する。
【0013】請求項4に記載の液晶表示装置は、請求項
1から請求項3のいずれかに記載の照明ユニットを使用
し、その上面側に液晶の特性を利用して画像を表示する
ための液晶表示素子を設けて構成する。
【0014】以上の構成によると、線光源から発せられ
た光は、空気と導光板の屈折率の差で決定される臨界角
の制限により導光板内を全反射を繰り返して進み、一部
は導光板から外へ所定の角度の範囲で出射される。導光
板の上面から出射した光は、拡散プリズムシートの入射
光面に形成された多数のプリズムにより方向を変えた
後、拡散プリズムシートの出射光面に粗面化により形成
された拡散面により拡散される。このようにして照明光
を得ているので、発光面積を拡大するとともに均斉度を
向上する。
【0015】以下、本発明の実施の形態の照明ユニット
について、図面を参照しながら具体的に説明する。図3
は本実施の形態の照明ユニットの断面図を示し、その斜
視図を図4に示す。図3および図4に示すように、光を
伝達する透明な導光板8と、この導光板8の一辺の側面
に沿って設けらた線光源9と、線光源9から発せられた
光を導光板8の端面に集めて中へ導く遮光フィルム10
とが配置されている。
【0016】ここで使用される導光板8は、透光性が良
く屈折率が1.5程度と空気と比べて高い透明なアクリ
ル材料で形成されている。導光板8の光出射面である上
面及びその反対面である下面は、できる限り平滑な面を
形成する。導光板8の下面側には反射シート11が配置
されており、導光板8の下面から外へ出る光を再度導光
板8の中へ戻し、上面から出る照明光を増大させるとい
う役割をもたせている。
【0017】図5に示すように、空気と導光板8の屈折
率の差により、臨界角以下の角度で導光板8の境界面に
進行した光は全反射を繰り返し導光板8内を進行してい
く。また、導光板8の上面側には、図3に示すように、
拡散プリズムシート12が配置されている。拡散プリズ
ムシート12は、入射光面に線光源9の軸方向に平行な
プリズム状の溝が多数形成されている。
【0018】このような照明ユニットを、例えば、画面
サイズが10.4型である液晶表示装置に使用した場
合、その画面サイズ相当の導光板8の短辺方向から線光
源9により光を入射させた場合の導光板8からの出射特
性は図6のようになる。導光板8からの出射角は、線光
源9近傍では80度、線光源9の反対面側では85度程
度から出射しはじめる。
【0019】この光に対し、効率良く拡散プリズムシー
ト12のプリズム面で全反射させようとした場合、その
拡散プリズムシート12のプリズム頂角は、P1 および
2を図7に示すように定義すると、次のようになる。
ただし、ここでは、拡散プリズムシート12としては、
屈折率が1.4〜1.6の範囲の透光性材料で形成され
たものを使用する。 対称角で 線光源側 P1 =P2 =35.58度(図8参照) プリズム頂角の角度=71.76度 対向側 P1 =P2 =36.87度(図9参照) プリズム頂角の角度=73.74度 非対称角で 線光源側 P1 =45度,P2 =32.69度(図10
参照) プリズム頂角の角度=77.69度 対向側 P1 =40度,P2 =35.18度(図11
参照) プリズム頂角の角度=75.18度 このようなプリズム頂角の角度は、本発明の一具体例で
あり、その角度としては65度〜80度の範囲であれば
同様に実施でき、同様の効果が得られる。
【0020】線光源側と対向側の途中区間はP1 ,P2
を一定の角度傾斜をもって配列させる。対称角時の一例
を図12に示す。導光板8の上面から出射した光は、拡
散プリズムシート12の入射光面に形成された多数のプ
リズムにより方向を変えた後、拡散プリズムシート12
の出射光面に粗面化により形成された拡散面により拡散
されて、照明光として出ていく。図13に示すように、
この拡散プリズムシート12の出射光面の粗面化の程度
により、視角依存性を操作することが可能となる。こう
することにより、図15に示すように、従来ドットパタ
ーンや何枚ものシートを介して出射されていたものが、
シート1枚を介すだけで出射させることが可能となるた
め、同じ出射特性(視野角特性)を得るにあたり、大幅
な光効率の改善を図ることができる。従来品と合わせ、
照明光の輝度特性を図14に示す。
【0021】以上により、比較的小型で視野角が限定さ
れる用途の液晶表示装置用の照明ユニットとして、簡単
な構成でありながら、薄型化することができ、かつ低電
力で高輝度化を実現することができるとともに、導光板
に特別な処理を必要とせず、部材の簡素化によりトータ
ル部材点数の削減を実現して、部材コストおよび組立て
コストを削減することができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、線光源か
ら発せられた光は、空気と導光板の屈折率の差で決定さ
れる臨界角の制限により導光板内を全反射を繰り返して
進み、一部は導光板から外へ所定の角度の範囲で出射さ
れる。導光板の上面から出射した光は、拡散プリズムシ
ートの入射光面に形成された多数のプリズムにより方向
を変えた後、拡散プリズムシートの出射光面に粗面化に
より形成された拡散面により拡散される。このようにし
て照明光を得ているので、発光面積を拡大するとともに
均斉度を向上することができる。
【0023】そのため、簡単な構成でありながら、薄型
化することができ、かつ低電力で高輝度化を実現するこ
とができるとともに、導光板に特別な処理を必要とせ
ず、部材の簡素化によりトータル部材点数の削減を実現
して、部材コストおよび組立てコストを削減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のエッジライト方式の照明ユニットの断面
【図2】同従来例の照明ユニットにおける斜視図
【図3】本発明の実施の形態の照明ユニットの断面図
【図4】同実施の形態の照明ユニットにおける斜視図
【図5】同実施の形態の導光板内における光の進行状態
の説明図
【図6】同実施の形態の導光板からの光の出射特性の説
明図
【図7】同実施の形態の拡散プリズムシートのプリズム
角の定義図
【図8】プリズム頂角が対称角の場合の線光源近傍での
光の進行の説明図
【図9】プリズム頂角が対称角の場合の線光源の対向側
での光の進行の説明図
【図10】プリズム頂角が非対称角の場合の線光源近傍
での光の進行の説明図
【図11】プリズム頂角が非対称角の場合の線光源の対
向側での光の進行の説明図
【図12】本発明の実施の形態の照明ユニットにおける
拡散プリズムシートの断面図
【図13】同実施の形態の拡散プリズムシートの拡散面
からの光の出射の説明図
【図14】同実施の形態の照明ユニットと従来の照明ユ
ニットの輝度特性の比較図
【図15】同実施の形態の照明ユニットと従来の照明ユ
ニットの輝度特性図
【符号の説明】
8 導光板 9 線光源 10 遮光フィルム 11 反射シート 12 拡散プリズムシート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 彰 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性材料の上面及び下面が平滑面で形
    成された導光板と、前記導光板の側面に配置された線光
    源と、前記線光源から発せられた光を前記導光板の端面
    に集めて中へ導く遮光フィルムと、前記導光板の下面側
    に配置され導光板の端面から導かれた光を反射する反射
    シートと、前記導光板の上面側に配置され出射光面が粗
    面化されかつ入射光面が前記線光源の軸方向と平行に多
    数の溝を成すプリズム状に形成された拡散プリズムシー
    トとを備えた照明ユニット。
  2. 【請求項2】 拡散プリズムシートを、屈折率1.4〜
    1.6の透光性材料で形成し、かつそのプリズム頂角が
    65〜80度になるように形成した請求項1に記載の照
    明ユニット。
  3. 【請求項3】 拡散プリズムシートを、その頂角が導光
    板からの出射特性に合わせて、一定の角度傾斜をもつよ
    うに形成した請求項1または請求項2に記載の照明ユニ
    ット。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
    の照明ユニットを使用し、その上面側に液晶の特性を利
    用して画像を表示するための液晶表示素子を設けた液晶
    表示装置。
JP8093712A 1996-04-16 1996-04-16 照明ユニット及びそれを用いた液晶表示装置 Pending JPH09281492A (ja)

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