| 【発明の名称】 |
平面カラー発光装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】有竹 康郎
|
| 【要約】 |
【課題】光利用効率の向上や薄型化を図ることができる平面カラー発光装置を提供する。
【解決手段】導光板１１、１２が断面直角三角形状をしており、その端面１３、１４から導入した光のほとんどが、網点９、１０に当たって照射方向Ａへ反射されため、光利用効率が向上する。また、２枚の導光板１１、１２を利用するものでありながら、それぞれが断面直角三角形状をしているため、バックライト１の薄型化を図ることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 断面直角三角形状の２枚の導光板を、それぞれの端面を反対側に向けて互いに斜面同士を組み合わせることにより、略断面長方形状の導光積層体を形成し、該導光積層体の両側の端面に、各端面側に開口した断面形状の反射部材をそれぞれ設けると共に、一方の反射部材内に、順次周期的にパルス発光する３原色の独立した光源のうちの２つを配置し、他方の反射部材内に残りの１つの光源を配置し、且つ各導光板における反照射方向の面に、反射部材から各導光板内に導入された光を照射方向へ反射する反射手段をそれぞれ設けると共に、２つの反射手段のうちの照射方向に位置するものは、反照射方向に位置する反射手段で反射された光を照射方向へ透過可能であることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項２】 請求項１記載の平面カラー発光装置であって、照射方向に位置する反射手段が、導光板の反照射方向の面にドットパターンで設けられた網点であることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項３】 請求項１記載の平面カラー発光装置であって、両方の反射手段が、それぞれ導光板の反照射方向の面にドットパターンで設けられた網点であり、該網点の面密度が光源から離れるほど増大していることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項４】 請求項３記載の平面カラー発光装置であって、２枚の導光板における各網点のピッチを互いにずらしたことを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面カラー発光装置であって、反射部材内に配置された２つの光源のうち、導光板に近い方が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管であることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項６】 請求項５記載の平面カラー発光装置であって、希ガス放電管がネオン管であることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項７】 請求項５又は請求項６記載の平面カラー発光装置であって、希ガス放電管が赤（Ｒ）光源であることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面カラー発光装置であって、導光積層体の照射方向に、光の拡散手段を設けたことを特徴とする平面カラー発光装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶及び写真フィルム等のバックライトとして使用される平面カラー発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器やテレビ等の家電のディスプレイに、カラー液晶表示装置が使用されている。この種のカラー液晶表示装置として、ＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置が広く知られている。すなわち、３原色（Ｒ・Ｇ・Ｂ）に対応したカラーフィルタと、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を備えたカラー液晶セルに、白色光源のバックライトを組み合わせ、各カラーフィルタに対応する液晶をドライブ回路により開いて光を透過させて、Ｒ・Ｇ・Ｂの組み合わせによるモザイク混色が得られる構造になっている。
【０００３】このようなＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置は、鮮明なフルカラー画像が得られる反面、各画素（液晶セル）にカラーフィルタと薄膜トランジスターが必要なため、液晶セルの製造に非常に微細な加工が要求されると共に、カラーバランス調整が困難であるなどの問題点もある。
【０００４】そこで、最近では、カラーフィルタや薄膜トランジスターを必要としないモノクロ液晶セルに３原色バックライトを組み合わせたカラーフィルタレスのカラー液晶表示装置が提案されている（例えば、特開平７−２８１６４７号公報参照）。すなわち、３原色の光源を順次周期的にパルス発光させ、その発光する色と同タイミングで液晶を開くことにより、Ｒ・Ｇ・Ｂの組み合わせによる残像混色が得られるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このようなカラーフィルタレスのカラー液晶表示装置にあっては、液晶セルの制御に関する提案は多くされているものの、バックライトに関する実用的な提案はあまりない。特に、バックライトの光利用効率の向上や薄型化に対する実用的解決策は未だ提案されていない。
【０００６】この発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、光利用効率の向上や薄型化を図ることができる平面カラー発光装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、断面直角三角形状の２枚の導光板を、それぞれの端面を反対側に向けて互いに斜面同士を組み合わせることにより、略断面長方形状の導光積層体を形成し、該導光積層体の両側の端面に、各端面側に開口した断面形状の反射部材をそれぞれ設けると共に、一方の反射部材内に、順次周期的にパルス発光する３原色の独立した光源のうちの２つを配置し、他方の反射部材内に残りの１つの光源を配置し、且つ各導光板における反照射方向の面に、反射部材から各導光板内に導入された光を照射方向へ反射する反射手段をそれぞれ設けると共に、２つの反射手段のうちの照射方向に位置するものは、反照射方向に位置する反射手段で反射された光を照射方向へ透過可能である。
【０００８】請求項１記載の発明によれば、導光板が断面直角三角形状をしており、その端面から導入した光のほとんどが、反射手段に当たって照射方向へ反射されため、光利用効率が向上する。また、２枚の導光板を利用するものでありながら、それぞれが断面直角三角形状をしているため、それらの斜面同士を組み合わせることにより、通常の導光板の１枚分の厚さを有する断面略長方形状の導光積層体を形成することができる。従って、バックライトの薄型化を図ることができる。更に、３つの光源の光を照射方向へ反射するのに、２枚の導光板しか使用しないため、３枚の導光板を重ねて使用する場合に比べて、コスト的にも有利であり且つ色の調整も容易である。
【０００９】請求項２記載の発明は、照射方向に位置する反射手段が、導光板の反照射方向の面にドットパターンで設けられた網点である。
【００１０】請求項２記載の発明によれば、照射方向に位置する反射手段が網点であるため、簡単な構造により、照射方向に位置する導光板内の光を散乱光として照射方向へ反射可能であると共に、反照射方向に位置する反射手段で反射された光を照射方向へ透過可能である。
【００１１】請求項３記載の発明は、両方の反射手段が、それぞれ導光板の反照射方向の面にドットパターンで設けられた網点であり、該網点の面密度が光源から離れるほど増大している。
【００１２】請求項３記載の発明によれば、両方の反射手段が網点で、その網点の面密度が光源から離れるほど増大しているため、輝度が減衰しやすい遠い位置での反射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。
【００１３】請求項４記載の発明は、２枚の導光板における各網点のピッチを互いにずらした。
【００１４】請求項４記載の発明によれば、２枚の導光板における各網点のピッチが互いにずれているため、反照射方向に位置する網点で反射された光が、照射方向に位置する網点を透過しやすくなって、光利用効率が更に向上する。
【００１５】請求項５記載の発明は、反射部材内に配置された２つの光源のうち、導光板に近い方が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管である。
【００１６】請求項５記載の発明によれば、反射部材内に配置された２つの光源のうち、導光板に近い方が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管であるため、反射部材の奥側に位置する光源の導光板内への導入量が増加し、この点においても、光利用効率が更に向上する。
【００１７】請求項６記載の発明は、希ガス放電管がネオン管である。
【００１８】請求項６記載の発明によれば、希ガス放電管がネオン管で、成形が簡単であるため、他の種類の光源（例えば、冷陰極管）と径を容易に合わせることができる。
【００１９】請求項７記載の発明は、希ガス放電管が赤（Ｒ）光源である。
【００２０】請求項７記載の発明によれば、赤（Ｒ）光源が希ガス放電管であるため、赤色の立下がり特性が良く、発光パルスのデューティー比を最大の１／３にしても他の色との重なりが生じない。従って、色ぼけを防止できると共に輝度の向上を図ることができる。
【００２１】請求項８記載の発明は、導光積層体の照射方向に、光の拡散手段を設けた。
【００２２】請求項８記載の発明によれば、導光積層体から照射された光は、拡散手段により拡散されて散乱光となるため、光源自体や網点の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２４】図１及び図２は、カラー液晶表示装置に使用されるバックライト１を示しており、その照射方向Ａ側には、図示せぬ液晶セルが設けられている。この液晶セルは、２枚のガラス基板の間に液晶（ＳＴＮ）を封入し、その液晶をマトリックス状に配置した透明導電膜（ＩＴＯ膜）を介してＯＮ−ＯＦＦする既知のものである。この液晶セルはモノクロ用で良く、カラーフィルタや薄膜トランジスターが不要なため、構造が簡単である。
【００２５】そして、バックライト１は、１つの導光積層体２と、２つの反射部材３、４と、３つの光源５、６、７と、拡散シート（拡散手段）８と、網点（反射手段）９、１０とから、構成されている。尚、網点９、１０は、本来ほとんど厚みのないものであるが、図１及び図２では分かり易くするために厚みをもたせて図示してある。
【００２６】導光積層体２は、断面直角三角形状の２枚の導光板１１、１２を、それぞれの端面１３、１４を反対側に向けて互いに斜面同士を組み合わせることにより形成され、全体として略断面長方形状を呈している。各導光板１１、１２は、透明性の合成樹脂の板を断面直角三角形状の加工したもの或いは最初から断面直角三角形状に成形した品を用いることができる。透明性の合成樹脂としては、アクリル板、ポリエステル板、塩化ビニル板等が好適である。
【００２７】反射部材３、４は、導光板１１、１２の各端面１３、１４に取付けられている。この反射部材３、４は、両方とも端面１３、１４側に開口した断面湾曲形状をしており、一方の反射部材３の方がサイズが大きく形成されている。そして、そのサイズの大きい反射部材３の内部に、Ｒ光源５とＢ光源６とが並べた状態で且つＲ光源５を導光板１１側にして配置されている。また、他方の反射部材４内には、残りのＧ光源７が配置されている。各反射部材３、４の内面には、光源５、６、７からの光を効率良く導光板１１、１２の中に導入し、外部に漏らさないようにするために、高反射率を有する銀鏡面又は白色面が形成されている。
【００２８】光源５、６、７は、Ｇ用及びＢ用としては冷陰極管を用い、Ｒ用としては「希ガス放電管」としての透明ガラス管で製造されたネオン（Ｎｅ）管を用いている。ネオン管は、成形簡単で、冷陰極管と略同径の光源を容易に形成することができ、反射部材３内への配置が容易である。また、透明ガラス管で製造されているため、反射部材３の奥側に位置するＢ光源６の導光板１１内への導入が邪魔されず、この点においても、光利用効率が更に向上する。
【００２９】Ｂ光源６及びＧ光源７は、冷陰極管の内面に塗布した蛍光体自体が発光して青及び緑の純色が表示されるもので、カラーフィルタが不要である。また、これらの光源５、６、７は、一定のパルス周期で連続点灯するもので、光シャッター等も不要である。白色調整する上で最も輝度が要求されるＧ光源７が、他方の反射部材４内に単独で配置されているため、Ｇ光源７の光は、なんら邪魔されずに導光板１２へ導入され、必要な輝度が確実に得られる。
【００３０】光源５、６、７からの光は、反射部材３、４で反射されて、各導光板１１、１２に導入されるため、この導光板１１、１２の各端面（光入射面）１３、１４の断面積（即ち、厚み）が、光源５、６、７から有効に光を導入する上で重要な要因となる。この端面１３、１４は、厚いほど効率が良く、多くの光量を導光板１１、１２内に入射できるが、厚すぎるとスペースをとり、電子機器の軽量小型化に反するし、光のロスにもつながる。この実施形態では、導光板１１、１２の端面１３、１４の厚みを最適に調整し、端面１３、１４から漸次厚さを小さくして断面直角三角形状にしている。
【００３１】各導光板１１、１２の裏面（反照射方向Ｂ側の面）に、それぞれ印刷されているのが、白の網点９、１０である。つまり、上側の導光板１１は、下端の斜面に網点９が施され、下側の導光板１２は、下端の平面に網点１０が施されている。この網点９、１０は、光を反射且つ散乱させるためのものであり、高屈折率を有するフィラーを有機樹脂に混合したインクをドットパターン状に印刷したものである。個々の網点９、１０は、円形をしており、それぞれが所定のピッチで設けられている。従って、この網点９、１０は、光を反射するだけでなく、隙間から光を透過させることもできる。
【００３２】この網点９、１０は、光源５、６及び光源７から遠くなるほど、面密度が増大している。すなわち、図３に示すように、上側の網点９は、Ｇ光源７側へ向けて漸次径が大きくなり、逆に下側の網点１０は、Ｒ光源５及びＢ光源６側へ向けて漸次径が大きくなる。網点９、１０は、径が大きくなるほど、面密度が大きくなり、反射効率が上がるため、前述のように径を変化させることにより、輝度が減衰しやすい遠い位置での反射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。
【００３３】また、この網点９、１０は、上下でピッチをずらしている。従って、下側の網点１０で反射された光が、上側の網点９間の隙間から照射方向Ａに透過しやすい。しかも、下側の大径の網点１０で反射された太い光は、上側の網点９における広い隙間から透過し、下側の小径の網点１０で反射された細い光は、上側の網点９における狭い隙間から透過するため、特に光利用効率が高まることになる。
【００３４】導光積層体２の照射方向Ａ側に設けられる拡散シート８は、シート表面を梨地状に荒らした粗面で、導光積層体２から照射方向Ａへ反射された光を散乱透過させるためのものである。この拡散シート８が設けられているため、光源５、６、７自体や網点９、１０の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
【００３５】次ぎに、このバックライト１の作用を説明する。各光源５、６、７は、パルス波形のデューティが１／３に設定され、他の色との同時点灯を避けている。特に、この実施形態では、Ｒ光源５がネオン管であるため、赤色の立下がり特性が良く、発光パルスのデューティー比を最大の１／３にしても他の色との重なりが生じない。従って、色ぼけを防止できると共に輝度の向上を図ることができる。
【００３６】このようにして、光源５、６、７より発生した色光は、直接或いは反射部材３、４で反射して、導光板１１、１２の端面１３、１４より導光板１１、１２内へ入射される。導光板１１、１２内に入った光は、導光板１１、１２が断面直角三角形状をしているため、内面に当たって全反射を繰り返しながら、最終的にはほとんど全ての光が網点９、１０に当たり散乱することで、照射方向Ａへ反射される。従って、光利用効率が向上する。上側の網点９で反射された光はそのまま照射方向Ａへ出るが、下側の網点１０で反射された光は、上側の網点９を透過したのち、照射方向Ａへ出る。導光積層体２から照射方向Ａへ出た光は、拡散シート８で拡散された後、図示せぬ液晶セルに至り、そこでカラーの液晶表示を行うことができる。
【００３７】この実施形態では、前述のように、２枚の導光板１１、１２を利用するものでありながら、それぞれが断面直角三角形状をしているため、それらの斜面同士を組み合わせることにより、通常の導光板の１枚分の厚さを有する導光積層体２を形成することができる。従って、構造簡単で装置の小型化・薄型化を図る上で有利である。
【００３８】そして、この実施形態では、３つの光源５、６、７の光を照射方向Ａへ反射するのに、２枚の導光板１１、１２しか使用しないため、３枚の導光板を重ねて使用する場合に比べて、コスト的にも有利であると共に色の調整も容易である。また、反射部材３内に配置された２つの光源５、６のうち、導光板１１に近い方のＲ光源５が、透明ガラス管で製造されたネオン管であるため、反射部材３の奥側に位置するＢ光源６の導光板１１内への導入量が増加し、この点においても、光利用効率が更に向上する。
【００３９】尚、この実施形態では、光源５、６、７のパルスのデューティを最大の１／３にしたが、用いる液晶セルとの関係によっては、１／３以下に設定しても良い。また、希ガス放電管としては、ネオン管に限定されず、キセノン管等も使用可能である。
【００４０】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、導光板が断面直角三角形状をしており、その端面から導入した光のほとんどが、反射手段に当たって照射方向へ反射されため、光利用効率が向上する。また、２枚の導光板を利用するものでありながら、それぞれが断面直角三角形状をしているため、それらの斜面同士を組み合わせることにより、通常の導光板の１枚分の厚さを有する断面略長方形状の導光積層体を形成することができる。従って、バックライトの薄型化を図ることができる。更に、３つの光源の光を照射方向へ反射するのに、２枚の導光板しか使用しないため、３枚の導光板を重ねて使用する場合に比べて、コスト的にも有利であり且つ色の調整も容易である。
【００４１】請求項２記載の発明によれば、照射方向に位置する反射手段が網点であるため、簡単な構造により、照射方向に位置する導光板内の光を散乱光として照射方向へ反射可能であると共に、反照射方向に位置する反射手段で反射された光を照射方向へ透過可能である。
【００４２】請求項３記載の発明によれば、両方の反射手段が網点で、その網点の面密度が光源から離れるほど増大しているため、輝度が減衰しやすい遠い位置での反射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。
【００４３】請求項４記載の発明によれば、２枚の導光板における各網点のピッチが互いにずれているため、反照射方向に位置する網点で反射された光が、照射方向に位置する網点を透過しやすくなって、光利用効率が更に向上する。
【００４４】請求項５記載の発明によれば、反射部材内に配置された２つの光源のうち、導光板に近い方が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管であるため、反射部材の奥側に位置する光源の導光板内への導入量が増加し、この点においても、光利用効率が更に向上する。
【００４５】請求項６記載の発明によれば、希ガス放電管がネオン管で、成形が簡単であるため、他の種類の光源（例えば、冷陰極管）と径を容易に合わせることができる。
【００４６】請求項７記載の発明によれば、赤（Ｒ）光源が希ガス放電管であるため、赤色の立下がり特性が良く、発光パルスのデューティー比を最大の１／３にしても他の色との重なりが生じない。従って、色ぼけを防止できると共に輝度の向上を図ることができる。
【００４７】請求項８記載の発明によれば、導光積層体から照射された光は、拡散手段により拡散されて散乱光となるため、光源自体や網点の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１３６
【氏名又は名称】市光工業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年３月１２日（１９９９．３．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外８名）
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−２６８６１７（Ｐ２０００−２６８６１７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２９日（２０００．９．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−６７４９０ |
|