WO2006095608A1 - バックライト装置 - Google Patents

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light guide
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Inventor
Junji Miyashita
Kiyokazu Watanabe
Original Assignee
Citizen Electronics Co., Ltd.
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    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Definitions

  • the present invention relates to a backlight device that also illuminates a liquid crystal display device used in a mobile phone, a PDA, or the like with a back force.
  • backlight devices are generally used as illumination devices for small liquid crystal display devices (hereinafter abbreviated as LCDs) such as mobile phones and PDAs.
  • LCDs liquid crystal display devices
  • PDAs personal digital assistants
  • LED light emitting diode
  • the LED is disposed close to one end surface of the light guide plate, and the light incident on the one end surface of the LED light guide plate is propagated while being repeatedly reflected in the light guide plate.
  • a number of fine irregularities are formed on the lower surface of the light guide plate, and light reflected by the irregularities is directed to the upper surface of the light guide plate.
  • the light emitted from the lower surface of the light guide plate is disposed in the vicinity of the lower surface of the light guide plate, is reflected by the reflecting sheet, and is returned to the light guide plate again.
  • An optical sheet such as a diffusion sheet or a prism sheet is disposed in the vicinity of the upper surface of the light guide plate.
  • FIG. 3 shows an edge-light type backlight device in which the light source is disposed in the vicinity of one end surface that is the light incident surface of the light guide plate.
  • the knock light device 50 includes the light guide plate 3 and its light incident surface.
  • LED2 as a light source arranged in the vicinity of the surface 3a.
  • the lower surface 3c of the light guide plate 3 is formed with uneven portions (not shown) engraved with many fine grooves, and light reflected or refracted by these uneven portions is efficiently guided to the light guide plate. To the top surface 3b be able to.
  • the backlight device 50 includes a diffusion sheet 5 disposed in the vicinity of the upper surface 3b of the light guide plate 3 and a prism sheet 6 disposed in the vicinity of the upper surface of the diffusion sheet 5. , 7 are provided.
  • the diffusion sheet 5 is an optical sheet having a function of diffusing transmitted light.
  • the prism sheets 6 and 7 are optical sheets in which microprisms having different directions are formed on one side, and the prism sheets 6 and 7 are arranged in a stacked state.
  • the backlight device 50 is provided with a reflection sheet 54 at a position close to the lower surface 3c of the light guide plate 3.
  • An LCD 10 is disposed at a position close to the prism sheet 7.
  • the operation of the backlight device 50 having the above-described structural force will be described.
  • the light emitted from the LED 2 is incident from the light incident surface 3a of the light guide plate 3 to the inside, and when the incident angle on the upper surface 3b exceeds the critical angle, it is totally reflected to the lower surface 3c. Head. If the incident angle of this light on the lower surface 3c exceeds the critical angle, it is totally reflected by the lower surface 3c and travels again toward the upper surface 3b.
  • the light emitted from the LED 2 is propagated while being repeatedly reflected by the lower surface 3c and the upper surface 3b of the light guide plate 3, but when the incident angle on the upper surface 3b is less than the critical angle, the light is emitted from the upper surface 3b.
  • the light is emitted upward.
  • the light emitted from the upper surface 3 b is diffused when passing through the diffusion sheet 5 and enters the prism sheets 6 and 7.
  • the light transmitted through the prism surfaces of the prism sheets 6 and 7 is emitted from the upper surface of the prism sheet 7 which is the upper surface of the knocklight device 50 toward the rear surface of the LCD 10 while being condensed with its traveling direction corrected upward. To do.
  • the light ray A that has exited from the lower surface 3 c of the light guide plate 3 is incident on the reflection sheet 54 at an angle ⁇ with respect to the normal N of the reflection sheet 54 and is regularly reflected at an angle ⁇ Then again the lower surface 3 of the light guide plate 3
  • a luminance peak may exist in a direction inclined with respect to the back surface.
  • the graph shown in FIG. 5 shows the luminance peak due to the deviation of the directional characteristic of light at the center point of the light exit surface of the backlight device 50.
  • the luminance at the center point of the light exit surface of the light guide plate 3 is as shown by the broken line 11 when the light directivity is in the normal N direction of the exit surface.
  • Patent Document 1 Description of FIG. 1 and paragraph numbers 0012 to 0016 of JP-A-2003-59321 Disclosure of the Invention
  • an object of the present invention is to provide a backlight device capable of improving front luminance and display quality by correcting a shift in directional characteristics.
  • a backlight device includes a light guide plate, a light source disposed near one end surface of the light guide plate, and a lower surface of the light guide plate.
  • a reflective sheet that is placed in close proximity, and illuminates the LCD that is placed on the upper surface, which is the light-emitting surface of the light guide plate, from the rear.
  • a plurality of micro prisms each having a gentle slope and a steep slope are continuously formed on the reflection sheet on the upper surface facing the lower surface of the light guide plate for the purpose of correcting the light directivity of the backlight device.
  • the reflection sheet in which a plurality of microprisms each including a gentle slope and a steep slope are arranged so as to face the lower surface of the light guide plate. The deviation was corrected and the front brightness and display quality were improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a backlight device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a ray tracing diagram when light rays are incident on a reflection sheet in the backlight device of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a conventional backlight device.
  • FIG. 4 is a ray tracing diagram when a light ray is incident on a reflection sheet in a conventional backlight device.
  • FIG. 5 is a graph showing directivity characteristics of a conventional backlight device.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a backlight device according to the present invention.
  • the backlight device 1 includes a plurality of LEDs 2 as light sources in the vicinity of a light incident surface 3a that is one end surface of a light guide plate 3. It is the type of edge light type that has been placed.
  • the LED 2 is disposed so that the light exit surface faces the light incident surface 3 a of the light guide plate 3.
  • the lower surface 3c of the light guide plate 3 is formed with uneven portions and wrinkles (not shown) engraved with a number of fine grooves, and the light reflected or refracted by the wrinkles is efficiently reflected on the light guide plate. Can be directed to top surface 3b.
  • the backlight device 1 includes a diffusion sheet 5 disposed in the vicinity of the upper surface 3b of the light guide plate 3, and a prism sheet 6, which is disposed in the vicinity of the upper surface of the diffusion sheet 5. 7 is provided.
  • the diffusion sheet 5 and the prism sheets 6 and 7 are optical sheets having a light conversion function, and the diffusion sheet 5 has a function of diffusing a light beam transmitted through the diffusion sheet 5.
  • a plurality of microprisms are formed on one side of each prism sheet 6, 7, and the plurality of microprisms formed on one prism sheet 6 are parallel to one side of the light emitting surface of the light guide plate 3.
  • both prism sheets 6 and 7 are arranged in a stacked state.
  • the LCD 10 is disposed at a position close to the prism sheet 7 of the backlight device 1 configured as described above, and the reflection sheet 4 is disposed at a position close to the lower surface 3c of the light guide plate 3. It is installed.
  • a plurality of microprisms 8 formed by gentle slopes 4a and steep slopes 4b are provided on the upper surface of the reflection sheet 4, and the plurality of gentle slopes 4a are LED2 Are formed at the same angle so as to face each other.
  • each gentle slope 4a is inclined so as to rise gently at an inclination angle ⁇ so as to face the light emitting surface of LED2.
  • the gentle slope 4a is continuous, and the upper surface of the reflection sheet 4 forms a plurality of microprisms 8.
  • the ridgelines 4c of the microprisms 8 composed of the gentle slopes 4a and the steep slopes 4b are formed so as to extend in parallel with the long sides of the light incident surface 3a of the light guide plate 3, respectively.
  • the inclination angle and pitch of the microprism 8 formed by the individual gentle slopes 4a and steep slopes 4b can be arbitrarily set, but according to the experimental results, the directivity of the knocklight device 1 can be controlled.
  • the relationship between the amount of misalignment and the amount of misalignment of the directivity of the reflection sheet 4 is unambiguously determined depending on the shape of the light guide plate 3 and the components of the backlight device 1. Therefore, the inclination angle OC is finally set by experiment so that it can be corrected according to the deviation of the directivity characteristic of the backlight device 1. For example, when the size of the light exit surface of the backlight device 1 shown in Fig.
  • the inclination angle a of the reflection sheet 4 in the invention can be in the range of 10 to 35 degrees.
  • the light emitted from the LED 2 enters the light incident surface 3a of the light guide plate 3 and propagates through the light guide plate 3 while being repeatedly reflected by the lower surface 3c and the upper surface 3b of the light guide plate 3.
  • the light beam A emitted from the lower surface 3c of the light guide plate 3 is incident on the normal line N of the reflection sheet 4 at an angle ⁇
  • the light beam A is reflected by the gentle slope 4a having the inclination angle ⁇ (the angle ( Reflects in the direction of ⁇ -2.
  • the gentle slope 4a rises so as to face the light emitting surface of the LED 2 at an inclination angle ⁇ , the light beam reflected by the gentle slope 4a is not regularly reflected, but the reflection direction of the LCD 10 is the angle 2a. You will get up by pushing the back.
  • the luminance of the light irradiating the LCD 10 provided on the upper surface side of the backlight device 1 is higher and less uneven. It should be noted that various modifications and changes can be made to the preferred embodiment. Industrial applicability
  • the backlight device of the present invention uses a reflective sheet in which a plurality of microprisms are continuously formed, so that the brightness of the LCD provided on the upper surface side of the knocklight device can be increased. It is useful for lighting LCDs mounted on PDAs and so on.
  • LCD Liquid crystal display device

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Abstract

　本発明は、導光板と、この導光板の光入射面に近接して配設される光出射面を有する光源と、前記導光板の下面に近接して配設される反射シートとを備え、この反射シートの導光板の下面と対向する上面に、緩斜面と急斜面とを有する複数のマイクロプリズムを形成し、前記緩斜面が光源の光出射面と対向するように傾斜することで、指向特性のズレを補正して正面輝度が向上するようにしたバックライト装置である。

Description

明 細 書
ノ ックライト装置
技術分野
[0001] 本発明は、携帯電話や PDA等に用いられている液晶表示デバイスを背面力も照 射するバックライト装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、携帯電話や PDA等の小型の液晶表示デバイス (以下、 LCDと略称)の照明 装置として一般にバックライト装置が用いられるが、コストダウンとともに高輝度、高視 野角、薄型、軽量化、低消費電力化など、バックライト装置に対する要求がより厳しく なっている。このようなバックライト装置の光源には、消費電力が小さく発熱量も少な V、発光ダイオード (以下、 LEDと略称）が一般に用いられて 、る。
[0003] LEDは導光板の一端面に近接して配置され、 LED力 導光板の一端面に入射し た光が導光板内で反射を繰り返しながら伝搬される。導光板の下面には多数の細か い凹凸部が形成されており、この凹凸部に反射した光が導光板の上面に向かう。導 光板の下面から出射した光は、導光板の下面に近接して配設されて 、る反射シート によって反射されて再び導光板内に戻される。導光板の上面に近接して拡散シート やプリズムシートなどの光学シートが配設されており、導光板の上面から出射した光 は前記光学シートによって四方八方に拡散して LCDを背面力も照射する。 LEDは 点光源であるためにバックライトとして輝度の均一化と向上を図ることが課題であり、 照射対象である LCDの表示面全体にわたって輝度ムラを無くして表示を明るく見易 くするために、様々な工夫がなされて!/ヽる（特許文献 1参照)。
[0004] 上記従来のバックライト装置の一例を図 3乃至図 5に基づいて説明する。図 3は光 源が導光板の光入射面となる一端面に近接して配設されるエッジライト型のバックラ イト装置を示しており、このノ ックライト装置 50は、導光板 3とその光入射面 3aに近接 して複数配置された光源としての LED2とを備える。前記導光板 3の下面 3cには多 数の細かい溝が刻まれた凹凸部ゃシボ（図示せず)が形成されており、これらの凹凸 部ゃシボによって反射もしくは屈折した光を効率よく導光板の上面 3bに向かわせる ことができる。
[0005] また、このバックライト装置 50は、前記導光板 3の上面 3bに近接して配設された拡 散シート 5や、この拡散シート 5の上面に近接して配設されたプリズムシート 6, 7を備 える。前記拡散シート 5は透過する光線を拡散させる機能を備えた光学シートからな る。また、前記プリズムシート 6, 7は、夫々の片面に方向の異なるマイクロプリズムが 形成された光学シートからなり、両方のプリズムシート 6, 7が重ねられた状態で配設 されている。さらに、バックライト装置 50は導光板 3の下面 3cに近接した位置に反射 シート 54を配設している。なお、上記プリズムシート 7に近接した位置には LCD10が 配設される
[0006] 次に、上記構成力もなるバックライト装置 50の作用について説明する。図 3に示す ように、 LED2から出射された光は導光板 3の光入射面 3aから内部へ入射され、上 面 3bへの入射角が臨界角を越えていると全反射して下面 3cへ向かう。また、この光 の下面 3cへの入射角が臨界角を越えていると下面 3cで全反射して再び上面 3bへ 向かう。このように、 LED2から出射された光は導光板 3の下面 3cと上面 3bとで反射 を繰り返しながら伝播されるが、上面 3bへの入射角が臨界角を下回った場合には上 面 3bから上方へ出射される。上面 3bから出た光は拡散シート 5を透過する際に拡散 してプリズムシート 6及び 7に入射する。そして、プリズムシート 6, 7のプリズム面を透 過した光は、進行方向を上方へ修正され集光されながら、ノ ックライト装置 50の上面 であるプリズムシート 7の上面から LCD10の背面に向かって出射する。一方、図 4に 示したように、導光板 3の下面 3cから外側へ出た光線 Aは、反射シート 54の法線 Nに 対して角度 Θで反射シート 54に入射し、角度 Θで正反射して再び導光板 3の下面 3
Cへと向力つ o
[0007] し力しながら、導光板 3からの出射角度の違いなどによって、最終的にバックライト 装置 50の上面からの出射光力LCD10の背面に向力つて垂直に照射しないで、 LC D10の背面に対して傾斜した方向に輝度のピークが存在することが生じる。図 5に示 したグラフは、上記バックライト装置 50の光出射面の中心点における光の指向特性 のズレによる輝度のピークを示したものである。導光板 3の光出射面の中心点におけ る輝度は、破線 11で示したように、光の指向特性が出射面の法線 N方向にあるとき に、法線 N上の A点で光の強度がピークとなるのが理想である力 実際には実線 12 で示したように、光の指向特性が導光板 3の光の伝播方向 Dにずれているため、法 線上の A点力も伝播方向 Dに傾いた B点で光の強度がピークとなる。その結果、 B点 での強度ピーク値を例えば 10とした場合、法線 N上の A点での強度ピーク値は 8程 度と下がってしまう。このように、従来のバックライト装置 50は、上述した光の指向特 性のズレによって、正面輝度や表示品位の低下をもたらすという問題があった。 特許文献 1 :特開 2003— 59321号公報の図 1及び段落番号 0012〜0016の説明 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] そこで、本発明の目的は、指向特性のズレを補正することによって、正面輝度や表 示品位を向上させることができるバックライト装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 上記目的を達成するため、本発明の一実施例に係るバックライト装置は、導光板と 、この導光板の一端面に近接して配設される光源と、前記導光板の下面に近接して 配設される反射シートとを備え、導光板の発光面である上面側に配設された LCDを 背面から照射する。そして、前記反射シートにはバックライト装置の光の指向性のズ レ補正を目的として、導光板の下面と対向する上面に緩斜面と急斜面とからなるマイ クロプリズムが複数連続して形成されて 、る。
発明の効果
[0010] 本発明に係るバックライト装置によれば、緩斜面と急斜面とからなるマイクロプリズム が複数連続する反射シートを導光板の下面と対向するように配置したので、バックラ イト装置の指向特性のズレが補正されて、正面輝度や表示品位を向上させることが できた。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明に係るバックライト装置の一実施例を示す断面図である。
[図 2]本発明のバックライト装置における反射シートに光線が入射する場合の光線追 跡図である。 [図 3]従来のバックライト装置の一例を示す断面図である。
[図 4]従来のバックライト装置における反射シートに光線が入射する場合の光線追跡 図である。
[図 5]従来のバックライト装置の指向特性を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。図 1には 本発明に係るバックライト装置の一実施例が示され、このバックライト装置 1は、導光 板 3の一端面である光入射面 3aに近接して光源としての LED2を複数個配置したェ ッジライト型のタイプである。 LED2は光出射面が導光板 3の光入射面 3aに対向する ように配設される。前記導光板 3の下面 3cには多数の細かい溝が刻まれた凹凸部や シボ（図示せず)が形成されており、これらの凹凸部ゃシボによって反射もしくは屈折 した光を効率よく導光板の上面 3bに向かわせることができる。
[0013] また、バックライト装置 1は、前記導光板 3の上面 3bに近接して配設された拡散シー ト 5や、この拡散シート 5の上面に近接して配設されるプリズムシート 6, 7を備える。こ れら拡散シート 5及びプリズムシート 6, 7は、光変換機能を有する光学シートであり、 拡散シート 5はその中を透過する光線を拡散させる機能を備える。また、各プリズムシ ート 6, 7の片面には複数のマイクロプリズムが形成されており、一方のプリズムシート 6に形成される複数のマイクロプリズムは導光板 3の光出射面における縦横の一辺と 平行に、他方のプリズムシートに形成される複数のマイクロプリズムは導光板 3の光出 射面における縦横の他辺と平行にそれぞれ設けられている。なお、この実施例では 両方のプリズムシート 6, 7は重ねられた状態で配設されて ヽる。
[0014] このようにして構成されたバックライト装置 1のプリズムシート 7に近接した位置には L CD10が配設され、また、導光板 3の下面 3cに近接した位置には反射シート 4が配設 されている。
[0015] 本発明において、上記反射シート 4の上面には、図 2に示すように、緩斜面 4aと急 斜面 4bとによって形成されるマイクロプリズム 8が複数設けられ、複数の緩斜面 4aは LED2と対向するように同一角度で形成されている。この実施例では、各緩斜面 4a は、 LED2の光出射面と対向するように傾斜角 αで緩やかに立ち上がるように傾斜し ており、このような緩斜面 4aが連続することで、反射シート 4の上面が複数のマイクロ プリズム 8を成している。また、各緩斜面 4aと各急斜面 4bからなる各マイクロプリズム 8 の稜線 4cは各々が導光板 3の光入射面 3aの長辺と平行に延びるように形成されて いる。
[0016] なお、上記個々の緩斜面 4aと急斜面 4bより形成されるマイクロプリズム 8の傾斜角 及びピッチは任意に設定できるものであるが、実験結果によれば、ノ ックライト装置 1 の指向性のズレ量と反射シート 4の指向性のズレ量との関係は一義的に決まるので はなぐ導光板 3の形状やバックライト装置 1の構成部材によって変わる。そのため、 傾斜角 OCはバックライト装置 1の指向特性のズレ分に応じて、これを補正することがで きるように最終的には実験により設定される。例えば、図 1に示されるバックライト装置 1の光出射面の大きさが 1から 2. 5インチ程度の場合において、指向特性のズレ量が 約 10° 前後（8〜12° )生じている場合、緩斜面 4aの傾斜角 αを約 20° 前後（18 〜22° )とすればバックライト装置 1の指向性のズレ量が" 0° "近くまで補正され、理 想的な指向性を得ることができる。バックライト装置 1の大きさ、使用する光学シートの 数などの条件により、傾斜角 αの設定値は変化するが、ノ ックライト装置 1としての指 向性のズレ量補正を目的とした場合、本発明における反射シート 4の傾斜角 aは 10 〜35度の範囲が考えられる。
[0017] 次に、上記緩斜面 4aが形成された反射シート 4の作用を図 2に基づいて説明する。
LED2から出射された光は導光板 3の光入射面 3aから内部に入射し、導光板 3の下 面 3cと上面 3bとで反射を繰り返しながら導光板 3内を伝播する力 その一部は導光 板 3の下面 3cから外に出射する。例えば、導光板 3の下面 3cから出射した光線 Aが 反射シート 4の法線 Nに対して角度 Θで入射した場合、光線 Aは傾斜角 αを有する 緩斜面 4aで反射されることで角度（ Θ —2ひ）の方向に反射する。すなわち、緩斜面 4aが傾斜角 αで LED2の光出射面と対向するように起き上がっているので、緩斜面 4aによって反射された光線 Αは正反射せずに、反射方向が角度 2 aだけ LCD10の 背面に向力つて起き上がることになる。
[0018] このように、導光板 3の下面 3cから出射して反射シート 4に入射した光を、傾斜角 oc を有する緩斜面 4aで反射させ、光を起き上がらせることで、一度は出射した光を導光 板 3内に効率的に戻すことが可能となる。その結果、最終的にバックライト装置 1の上 面から出射する光のピークがバックライト装置 1の上面の法線方向により近づくように 補正され、且つ導光板 3の外に出た光のロスが減少するため、ノ ックライト装置として の輝度も上昇する。また、本発明の反射シート 4を用いることで、バックライト装置 1の 上面側に設けた LCD10を照射する光の輝度はより高ぐムラの少ないものとなる。な お、上記好ましい実施例に種々の変形、変更をなすことができることも留意されたい。 産業上の利用可能性
[0019] 本発明のバックライト装置は、マイクロプリズムが複数連続して形成された反射シー トを用いたことで、ノ ックライト装置の上面側に設けた LCDの輝度を上げることができ 、携帯電話や PDA等に搭載される LCDの照明用として有用である。
符号の説明
[0020] 1 ノ ックライト装置
2 発光ダイオード (LED)
3 導光板
3a 光入射面
3b 上面
3c m
4 反射シート
4a 緩斜面
4b 急斜面
4c 稜線
5 拡散シート
6, 7 プリズムシート
8 マイクロプリズム
10 液晶表示デバイス (LCD)

Claims

請求の範囲
[1] 導光板と、この導光板の光入射面に対向して配設される光出射面を有する光源と、 前記導光板の下面に近接して配設される反射シートとからなり、導光板の上面側に 配設された液晶表示デバイスを背面力も照射するバックライト装置において、 前記導光板の下面と対向する反射シートの上面には、マイクロプリズムが複数連続 して形成されて ヽることを特徴とするバックライト装置。
[2] 前記各マイクロプリズムは、緩斜面と急斜面の 2つの面力もなり、緩斜面は光源の光 出射面と対向するように傾斜している請求項 1記載のバックライト装置。
[3] 前記各マイクロプリズムは稜線を有し、その稜線は導光板の光入射面の長辺と平行 になるよう形成されている請求項 2記載のノ ックライト装置。
[4] 前記反射シートの各緩斜面は、傾斜角 αを有する請求項 2記載のバックライト装置。
[5] 前記傾斜角度 αの大きさは、 10〜35° の範囲内の値に設定される請求項 4記載の ノ ックライト装置。
[6] 前記導光板の上面と近接した位置には、拡散シート及び少なくとも 1つのプリズムシ ートが液晶表示デバイスとの間に配設されている請求項 1記載のバックライト装置。
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