JPH095742A

JPH095742A - 面光源装置

Info

Publication number: JPH095742A
Application number: JP7179629A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Koike; 康博小池; Naoaki Nonoyama; 直明野々山; Yukitoshi Hattori; 幸年服部; Takeya Sakai; 丈也酒井; Jun Izuhara; 潤出原
Original assignee: Hayashi Telempu Corp
Current assignee: Hayashi Telempu Corp
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】コンパクトで輝度むら、色むらのない液晶デ
ィスプレイのバックライトを提供する面光源装置。【構成】冷陰極管（光源素子）Ｌは、導光板１の縁部
１ａなどの裏面３側を切欠く形状で形成された光源素子
収容部２０内に配置される。ケーシング１０の内面には
ほぼ全面にわたって光反射性シートが貼着される。光源
素子収容部２０の壁面の内、導光板１の肉薄側部分２１
に、例えば、白色反射用ＰＥＴフィルムに直径約０．２
ｍｍの透孔を多数形成し、開口率を約１２％とした光量
調整フィルタ手段３０が、輝光面２の縁部２ａと他の部
分との間の輝度むらと色むらを抑制する為に配置され
る。光量調整フィルタ手段３０で反射された光の相当部
分は、側端面１ｂから遠い肉薄側部分２２から導光板１
に入り、有効利用される。符号６０で示した液晶パネル
と輝光面２の間に、光拡散板４０やプリズムシート５０
が適宜配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ等の
バックライトに適した面光源装置に関し、更に詳しく言
えば、導光板に対して光供給を行なう光源素子が輝光面
と重なり合う位置に配置される型の上記面光源装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイのバックライトなどに
使用される面光源装置の一つの類型として、導光板の側
端面に沿って配置された細管状の光源素子（例えば、冷
陰極管）から導光板内部へ導入された光を導光板の一方
の面（輝光面）から出射させるようにしたものが知られ
ている。この型の面光源装置は、光源素子と導光板が重
なり合わずに配置されているので、厚み方向のサイズを
小さく出来る利点を有している。

【０００３】しかし、この型の面光源装置においては、
導光板の外側に光源素子を配置する為のスペースが必要
となる為に、液晶ディスプレイのバックライトへ適用し
た場合、表示画面の外側に表示面以外のデッドエリアを
生じる原因となる。特に、カーナビゲーションシステム
やノートブック型パーソナルコンピュータの液晶ディス
プレイなどにおいては、表示画面の大型化とモジュール
全体のコンパクト化を両立させたいというニーズが強ま
っており、この問題を軽視することは出来ない。

【０００４】そこで、図１に模式的な断面図で例示した
ように、導光板の裏面側の縁部を切欠く形状で光源素子
収容部を形成することでこのような事態を解決すること
が試みられている。同図を説明すると、符号１は透明樹
脂材料あるいはその内部に散乱能を与えた光散乱導光体
で構成された導光体で、その内部に光源素子Ｌの光が導
入され、一方の面（輝光面）２から照明光として出射さ
れる。細径の冷陰極管からなる光源素子Ｌは、導光板１
の縁部１ａの裏面３側を切欠く形状で形成された光源素
子収容部２０内に配置されている。なお、光源素子収容
部２０を導光板１の縁部ではなく中央部などの裏面３側
を切欠く形状で設ける場合もある。

【０００５】符号１０は導光板１及び光源素子Ｌを取り
囲むケーシングであり、その内面に光反射性の塗層を施
したり、銀箔等の光反射性シートを内面に沿って介在さ
せたりすることで、光源素子Ｌの光の有効利用が図られ
ている。また、導光板１の裏面３には、輝光面２へ向か
う光量を増大させる為に、光反射性のインキからなるパ
ターンが必要に応じてプリントされる。但し、導光板１
に光散乱導光体を用いた場合には、この種の補強手段は
不要なことが多い。

【０００６】このような構造を採用した場合、ケーシン
グ１０の幅のほぼ一杯に輝光面２を形成することが可能
となり、上記の問題点は一応解決される。しかし、この
構造では、光源素子収容部２０を設けることで肉薄とな
った導光板１の縁部１ａの直下に光源素子Ｌが位置する
ことになる。その結果、光源素子収容部２０の壁面の
内、導光板１の側端面１ｂに相対的に近い部分（肉薄部
側）２１を通して導光板１内へ入射した光の多くは、相
対的に遠い部分（肉厚部側）２２を通して導光板１内へ
入射した光とは異なり、薄い縁部１ａ内を直進して輝光
面２の縁部２ａから出射する。

【０００７】この経路で出射される光は極めて強く、縁
部２ａの輝度が他のエリアよりも高くなる態様で顕著な
輝度むらが発生する。この輝度むらを抑える為に、輝光
面２の縁部２ａあるいは導光板１の側端面１ｂに近い壁
面部分２１をアルミニウム膜や白色印刷層で全体的に覆
うことが試みられている。この手法によれば、被覆する
膜あるいは層の厚さを調整することで、輝光面２全体の
輝度むらを１５％以下の程度まで落とせることが確認さ
れている。

【０００８】しかし、このようなやり方で輝度むらを抑
制出来ても、輝光面２全体を目視した時の色合いのむら
を解消することは困難であった。これは、縁部２ａから
出射される光と、他の部分から出射される光の透過光／
散乱光の比率が異なることなどに起因した色温度の差に
よるものと推測される。このような色むらは、輝光面２
の全面に沿って相当の強さの光拡散性を持った光拡散シ
ートを追加配置するこで解消可能であるが、輝光面２全
体の輝度の低下が避けられなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、従来の面光源装置における上記問題を解決する技術
手段を提供することにある。即ち、本発明は、導光板の
縁部の裏面側を切欠く形状で形成された光源素子収容部
に光源素子を配置した型の面光源装置における輝度むら
と色合いのむらを同時に解消する為の技術を提供するこ
とにある。また、そのことを通して、表示画面の大型化
とモジュール全体のコンパクト化を両立させた液晶ディ
スプレイの表示品質の向上に必要なバックライト光源を
提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、導光板の縁部
の裏面側を切欠く形状で形成された光源素子収容部に光
源素子を配置した型の面光源装置において、光反射部を
分布させることで調整された光透過性が与えられた光量
調整フィルタ手段を光源素子収容部の壁面の内、導光板
の肉薄部側部分に設けることによって上記課題を解決し
たものである。ここで使用される導光板は、透明導光
体、光散乱導光体のいずれで構成されていても良い。ま
た、輝光面の輝度を全体的に向上させる補助手段とし
て、導光板の裏面に沿って光反射手段を設けても良い。

【００１１】調整された光透過性が与えられた光量調整
フィルタ手段としては、（１）多数の小透孔を所定の開
口率で形成した光反射性のフィルム、（２）光反射性の
インキからなるパターンを所定の占有率で形成した透光
性フィルム、（３）光反射性のインキからなるパターン
を所定の占有率で形成した部分透光性の光反射フィルム
などが利用可能である。ここで、「部分透光性の光反射
フィルム」とは、入射光量の内の相当部分（例えば１０
％程度）を透過し、残りの大半を反射するフィルムのこ
とである。また、「光反射部」とは入射光量の大半（例
えば９５％）以上を反射し、実質的に光透過性の無い部
分を指すものとする。

【００１２】

【作用】本発明の面光源装置は、導光板の縁部の裏面側
を切欠く形状で形成された光源素子収容部の壁面の内、
導光板の肉薄部側部分に、光反射部を分布させた光量調
整フィルタ手段が設けられている点に基本的な特徴があ
る。光量調整フィルタ手段の光反射部に入射した光の大
半は反射光に変換される一方、それ以外の部分に入射し
た光の大半あるいは一部は光量調整フィルタ手段を透過
する。

【００１３】光反射部の占有割合や部分透光性の強さを
調整することで、輝光面の縁部の輝度調整を行なうこと
が出来る。例えば、光量調整フィルタ手段として多数の
小透孔を形成した光反射性フィルムを使用した場合に
は、多数の小透孔による開口率を調整することで光量調
整フィルタ全体としての透光量が調整される。また、光
反射性のインキからなるパターンを形成した光反射部を
有する透光性フィルムを使用した場合には、インキパタ
ーンの占有率を調整することで光量調整フィルタ全体と
しての透光量が調整される。更に、光反射性のインキか
らなるパターンを部分透光性を有する反射フィルム上に
形成した場合には、部分透光性の強さを考慮してインキ
パターンの占有率が定められ、光量調整フィルタ全体と
しての透光量が調整される。

【００１４】このような手法を用いて、輝光面全体の輝
度がほぼ一様となるように調整を行なった場合（例え
ば、小透孔による開口率で１０数％、インキパターンの
占有率で８０数％など。詳しくは後述。）、光源素子収
容部を設けた部分と他の部分との色合いの差異は非常に
小さなものとなる。

【００１５】この理由は次の様に推測される。即ち、前
述した従来の手法では、透光性の一様なアルミニウム膜
や白色印刷層の減光力の強さの調整のみで輝度むらをな
くそうとしている。しかし、一般に、このような膜や層
はフラットでない分光透過特性を有し、一種の色フィル
タとして作用するから、輝光面の端部から出射される光
の色温度に一定の影響を与える。その為に、輝度むらの
抑制と色むらの抑止を両立させることが難かしい。

【００１６】これに対して、本発明においてはこのよう
な光反射部の分布のさせ方や半透光性の強さを適宜組み
合わせて光量調整フィルタが行なわれるので、輝度むら
の抑制と色むらの抑止を両立させる調整が容易となる
（輝度むらの抑制と色むらの抑止を両立させる条件を実
現する上で調整可能な変量が増えたことに相当する）。

【００１７】本発明の面光源装置で使用される光量調整
フィルタ手段が、吸光部ではなく光反射部を分布させた
一つの重要な理由は、光源素子の光の利用効率を低下さ
せない為である。もし、透過光以外の成分を吸光するよ
うな性質を光量調整フィルタ手段に与えると（例えば、
黒色フィルムに多数の小透孔を形成する。）、同じ光源
素子を使用しても、輝光面２の全体的な輝度が格段に低
下する。

【００１８】

【実施例】図２は、本発明の一つの実施例に係る面光源
装置の構造を、図１と同様の形式の断面図で示したもの
であり、共通する要素については同じ参照符号で指示を
行なった。本実施例の面光源装置における導光板１は、
透明樹脂マトリックス中にマトリックスと異なる異屈折
率を有する粒子材料を混入させた光散乱導光体で構成さ
れている。

【００１９】細径の冷陰極管からなる光源素子Ｌは、導
光板１の縁部１ａの裏面３側を切欠く形状で形成された
光源素子収容部２０内に配置される。光源素子収容部２
０を導光板１の縁部ではなく中央部などの裏面３側を切
欠く形状で設ける場合もある。また、光源素子収容部２
０の壁面の全部または一部が凹面状に形成されることも
ある。光源素子収容部２０の壁面は肉薄側部分２１と肉
厚側部分２２を有している。本例のように、縁部１ａの
裏面３側を切欠いた場合には、導光板１の側端面１ｂに
近い部分の壁面が肉薄側部分２１となり、遠い部分の壁
面が肉厚側部分２２となる。また、光源素子収容部２０
を導光板１の中央部などの裏面３側を切欠く形状で設け
た場合には、肉薄側部分２１の両側に肉厚側部分２２が
形成されることになる。

【００２０】肉薄側部分２１と肉厚側部分２２の境界は
厳密なものではなく、後述する光量調整フィルタの配設
部分として設計的に定めれる。光源素子Ｌの使用本数は
一般には任意である。例えば、導光板１の対向する縁部
１ａに各々光源素子収容部２０を設け、直管状の冷陰極
管を１本づつ配置することが出来る。また、導光板１の
３つの縁部１ａに連続した光源素子収容部２０を設け、
コの字状の冷陰極管を１本配置することも出来る。

【００２１】ケーシング１０の内面にはほぼ全面にわた
って銀箔からなる光反射性シート（図示省略）が貼着さ
れており、光源素子Ｌの光の有効利用が図られている。
本実施例のように、導光板１として光散乱導光体を使用
する場合には、裏面３に光反射性のインキからなるパタ
ーン等を設ける必要がないことが多い。

【００２２】図２に示した面光源装置の構造に関する以
上の事項は、図１に示した構造と基本的に共通してい
る。本発明の特徴は、光源素子収容部２０の壁面の内、
肉薄側部分２１に、光反射部を分布させた光量調整フィ
ルタ手段３０が設けられていることにある。なお、光量
調整フィルタ手段３０については、図３を参照図に加え
て説明する。

【００２３】図３は、図２に示した面光源装置で使用さ
れている導光板１を裏面３側から見た図である。本例で
は、導光板１の３つの縁部１ａを連結した全体としてコ
の字状の光源素子収容部２０が設けられている。なお、
光源素子Ｌ（図３では図示省略）は、コの字状の光源素
子収容部２０に収まるコの字状のものを１本使用するこ
とが好ましいが、３本の直管状のものを各縁部に分けて
配置しても良い。

【００２４】壁面部分２１に設けられた光量調整フィル
タ手段３０は、パターン状に分布した光反射部３１と残
部３２を有している（符号３１，３２の表示は極く一部
以外は省略）。ここでは、光反射部３１を網状に分布さ
せ、残部３２の形状を正方形として分散分布させたた
が、これは一つの例示であり、他の分布パターンでも構
わない。重要な事は、光量調整フィルタ手段３０全体の
光透過率が、輝光面２全体の輝度むらと色むらを抑える
ように調整されていることである。この調整は、光反射
部３１と残部３２の分布割合、残部３２の光透過率等を
通して行なわれる。

【００２５】このような調整がなされた光量調整フィル
タ３０の材料・構造データの好ましい具体例を、導光板
１の材料・構造データと共に記せば次のようになる。

【００２６】［導光板１の材料］ポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）内に、市販されている径２μのシリコ
ーン樹脂材料を０．２５ｗｔ％の割合で一様に分散させ
た光散乱導光体を使用した。［導光板１のサイズ］ｄ1 ＝縁部１ａ（肉薄部）の厚み；図２参照＝１．５ｍ
ｍｄ2 ＝縁部１ａ以外（肉厚部）の厚み；図２参照＝５．
５ｍｍｄ3 ＝短辺の長さ；図２、図３参照＝７６ｍｍｄ4 ＝長辺の長さ；図３参照＝１０２ｍｍｄ5 ＝肉薄側部分２１の幅；図３参照＝５ｍｍ［光量調整フィルタ３０の材料・構造］（１）厚さ１８８μｍ、反射率９６％の白色反射用ＰＥ
Ｔ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムに直径約
０．２ｍｍまたはそれ以下の透孔を多数形成し、開口率
を約１２％としたもの。この場合、透孔が残部３２に相
当し、それ以外の領域が３１に相当することになる。

【００２７】（２）厚さ７５μｍ、反射率９０％の白色
反射用ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム
に、光源素子ｌの直上部に面する部分にのみ、白色イン
キのドット印刷を施したもの。この場合、フィルムが薄
いため、白色インキのドット印刷を施した部分が３１に
相当し、それ以外の残部３２は部分透光性を有する光反
射フィルムとして機能していると考えられる。なお、ド
ット印刷のドット径は約０．２ｍｍ以下とすることが好
ましい。また、色合いの微調整の為に、白色インキに少
量の青み付け成分を付加しても良い（通常の白色インキ
ではやや黄色味を帯びることがある）。

【００２８】（３）厚さ１００μｍの透明ＰＥＴ（ポリ
エチレンテレフタレート）フィルム全体の一方の面にア
ルミ膜をドット状に蒸着し、開口率（非蒸着部の占有割
合）を約１２％としたもの。アルミ蒸着部が３１とな
り、それ以外の領域が透光性の残部となる。なお、この
場合には、保護フィルムを重ねてアルミ膜を保護するこ
とが好ましい。また、蒸着のドット径は約０．２ｍｍ以
下とすることが好ましい。

【００２９】（４）厚さ１００μｍの透明ＰＥＴ（ポリ
エチレンテレフタレート）フィルム全体の両面にアルミ
膜をドット状に蒸着し、開口率（非蒸着部の占有割合）
を約１０％としたもの。両面のいずれかにアルミ蒸着部
が形成された部分が３１となり、それ以外の領域が透光
性の残部となる。なお、この場合にも、保護フィルムを
重ねてアルミ膜を保護することが好ましい。また、蒸着
のドット径は約０．２ｍｍ以下とすることが好ましい。

【００３０】［参考データ］光量調整フィルムに光反射
性を与えることの重要性を理解する為に、一つのデータ
を採取した。（１）厚さ１８８μｍの黒色ＰＥＴ（ポリ
エチレンテレフタレート）フィルムに直径約０．２ｍｍ
透孔を開口率を約２０％となるように形成したものと、
（２）厚さ１８８μｍの白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレ
フタレート）フィルムに直径約０．２ｍｍ透孔を開口率
を約２０％となるように形成したものとを同記条件で使
用して輝度測定を行なったところ、次の結果を得た。

【００３１】（１）黒色フィルムの場合；輝光面２の中央部における輝度値＝３６０７ｃｄ／ｍ² 輝光面縁部２ａの中央部における輝度値＝３２６２ｃｄ
／ｍ² （２）白色フィルムの場合；輝光面２の中央部における輝度値＝８９１７ｃｄ／ｍ² 輝光面縁部２ａの中央部における輝度値＝８６３７ｃｄ
／ｍ² このデータから、いずれの場合にも輝度むらの抑制は相
当程度実現されているが、黒色フィルムを使用すると白
色フィルムを使用した時に比べて、輝光面２全体に輝度
値が著しく低下してしまうことが明白である。これは、
光量調整フィルタ３０に光反射性をもたせることで、導
光体１の縁部１ａへ入射させない光の相当部分が、直接
あるいは間接に、光量調整フィルタ３０で覆われていな
い壁面部分２２から導光板１内へ導入されて、輝光面２
の輝度向上に有効利用されることによるものと推測され
る。

【００３２】最後に、面光源装置の輝光面２の更に外側
に配置される付加素子について簡単に説明する。図２に
おいて、符号６０（破線で表示）は液晶ディスプレイの
液晶パネルを表わしている。液晶パネル６０自体の構造
や機能は周知であり、ここでは説明を省略する。面光源
装置でバックライトを構成する場合、液晶パネル６０と
輝光面２の間に付加素子を配置しても良い。代表的な付
加素子としては、光拡散板４０やプリズムシート５０が
ある。

【００３３】本発明の面光源装置を使用した場合には、
色むらの抑制も良好に行なわれるので、光拡散板４０を
配置しなくとも強い色むらは出現しない。しかし、輝度
値のを犠牲にしても更なる色むらの解消、視認感の改善
の為に光拡散板４０を配置することも有り得る。但し、
輝光面２全体について輝度むらと色むらの改善がなされ
た上での追加配置であるから、従来に比して、弱い光拡
散性を有するもの（輝度低下が小）で十分な効果が期待
出来る。

【００３４】プリズムシート５０は、輝光面２から出射
された光の伝播方向特性を修正する為に必要に応じて配
置されるもので、通常は、傾斜した方向へ伝播する光を
ほぼ正面方向へ向ける目的で使用される。プリズムシー
ト５０の一般的な構造、使用法などは周知であり、本発
明の面光源装置の場合、その使用は任意である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、導光板の縁部の裏面側
を切欠く形状で形成された光源素子収容部に光源素子を
配置した型の面光源装置における輝度むらと色合いのむ
らを同時に解消される。また、そのことを通して、液晶
ディスプレイの表示画面の大型化とモジュール全体のコ
ンパクト化の両立が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】導光板の縁部の裏面側を切欠く形状で光源素子
収容部を形成する型の面光源装置の構造の概略を示した
断面図である。

【図２】本発明の実施例に係る面光源装置の構造を、図
１と同様の形式の断面図で示したものである。

【図３】図２に示した面光源装置で使用されている導光
板を裏面側から見た図である。

【符号の説明】

１導光板１ａ導光板の縁部１ｂ導光板の側端面２輝光面２ａ輝光面の縁部３裏面１０ケーシング２０光源素子収容部２１光源素子収容部の壁面（肉薄部側部分）２２光源素子収容部の壁面（肉厚部側部分）３０光量調整フィルタ３１光反射部３２残部４０光拡散シート５０プリズムシート６０液晶パネルＬ光源素子（冷陰極管）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者服部幸年愛知県名古屋市中区上前津１丁目４番５号林テレンプ株式会社内 (72)発明者酒井丈也愛知県名古屋市中区上前津１丁目４番５号林テレンプ株式会社内 (72)発明者出原潤愛知県名古屋市中区上前津１丁目４番５号林テレンプ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】輝光面と該輝光面に対して反対側に位置
した裏面とを有する導光板と、前記導光板に対して光供
給を行なう光源素子と、非透光性の光反射部を分布させ
ることで調整された光透過性が与えられた光量調整フィ
ルタ手段を備え、前記光源素子は、前記導光板の縁部の裏面側を切欠く形
状で形成された光源素子収容部に配置されており、前記調整された光透過性を有する光量調整フィルタ手段
は、前記光源素子収容部の壁面の内、前記導光板の肉薄
部側部分に設けられている面光源装置。
【請求項２】光散乱導光体からなり、輝光面と該輝光
面に対して反対側に位置した裏面とを有する導光板と、
前記導光板に対して光供給を行なう光源素子と、非透光
性の光反射部を分布させることで調整された光透過性が
与えられた光量調整フィルタ手段を備え、前記光源素子は、前記導光板の縁部の裏面側を切欠く形
状で形成された光源素子収容部に配置されており、前記調整された光透過性を有する光量調整フィルタ手段
は、前記光源素子収容部の壁面の内、前記導光板の肉薄
部側部分に設けられている面光源装置。
【請求項３】前記調整された光透過性が与えられた光
量調整フィルタ手段が、多数の小透孔が形成された光反
射性のフィルムである請求項１に記載された面光源装
置。
【請求項４】前記調整された光透過性が与えられた光
量調整フィルタ手段が、多数の小透孔が形成された光反
射性のフィルムである請求項２に記載された面光源装
置。
【請求項５】前記調整された光透過性が与えられた光
量調整フィルタ手段が、光反射性のインキからなるパタ
ーンが形成された透光性フィルムである請求項１に記載
された面光源装置。
【請求項６】前記調整された光透過性が与えられた光
量調整フィルタ手段が、光反射性のインキからなるパタ
ーンが形成された透光性フィルムである請求項２に記載
された面光源装置。
【請求項７】前記調整された光透過性が与えられた光
量調整フィルタ手段が、光反射性のインキからなるパタ
ーンが形成された部分透光性を有する光反射フィルムで
ある請求項１に記載された面光源装置。
【請求項８】前記調整された光透過性が与えられた光
量調整フィルタ手段が、光反射性のインキからなるパタ
ーンが形成された部分透光性を有する光反射フィルムで
ある請求項２に記載された面光源装置。
【請求項９】前記光源素子の背面に光反射手段が設け
られている、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載
された面光源装置。
【請求項１０】前記導光板の裏面に沿って光反射手段
が設けられている、請求項１〜請求項９のいずれか１項
に記載された面光源装置。