バックライト装置

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【発明の名称】	バックライト装置
【発明者】	【氏名】伊藤秀敏【氏名】土屋洋一【氏名】伊藤敏男【氏名】山田真人【氏名】寺垣靖子
【要約】	【課題】指向性の高い光源を用いた場合、導光板の出射効率が悪い点を課題とするものである。【解決手段】入射面と相対する先端面を、出射面と相対する裏面に近づく方向に傾斜させることにより、先端面に達した光を裏面中央よりに反射させ、有効に出射させる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】出射する光の強度に空間的分布がある光源と、この光源に近い一側面を入射面、この入射面と略直交する一方の面を出射面、この出射面と相対向する面を裏面、前記入射面と相対向する側面を先端面とする導光板とを備えたバックライト装置において、前記先端面と前記裏面とのなす角度が鋭角であることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】前記先端面に、反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】前記導光板側に反射膜を形成した部材を、前記先端面と略平行に配置したことを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項４】前記先端面と前記裏面とのなす角度が、４５度より大きく９０度より小さい角度であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項５】出射する光の強度に空間的分布がある光源と、この光源に近い一側面を入射面、前記入射面と略直交する一方の面を出射面、前記出射面と相対向する面を裏面、入射面と相対向する側面を先端面とする導光板とを備えたバックライト装置において、前記先端面が曲面であり、かつ前記裏面に近づく方向に傾斜していることを特徴とするバックライト装置。
【請求項６】前記先端面に、反射膜を形成したことを特徴とする請求項５記載のバックライト装置。
【請求項７】前記導光板側に反射膜を形成した部材を、前記先端面と略平行に配置したことを特徴とする請求項５記載のバックライト装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透過型液晶表示装置等における表示パネルを背面から照射するバックライト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のバックライト装置の一例を図４に示す。
【０００３】図において、１１はアクリル樹脂等の透光性に優れた導光板、２１は管状光源、３１は、管状光源２１から直接導光板１１に入射する以外の光を効率よく導光板１１に取り込むためのリフレクタである。導光板１１内へある角度で、入射面１１１から入射した光は、下側の裏面１１２と、上側の出射面１１３の間を、反射しながら、先端面１１４の方へ、導光板１１内を進行する。先端面１１４は、入射面１１１に平行に相対しており、かつ、裏面１１２に対して垂直になっている。
【０００４】導光板１１において、裏面１１２には、導光板１１内を進行する光に対して、出射面１１３側に反射させるように、光散乱材４１が設けられている。この光散乱材４１は、導光板１１の出射面に対してほぼ一様に光を出射させるように、ある分布で配置されている。光散乱材４１は、白色インクをスクリーン印刷したものである。５１１は導光板１１内を進行する間に、光散乱材４１で反射し、出射面１１３から出射した光線を表している。
【０００５】また、導光板１１の裏面１１２側及び、先端面１１４側には、高反射率の白色合成樹脂フィルムよりなる反射シート６１が設けられている。導光板１１の上、出射面１１３側には、拡散シート７１、さらに上には、液晶表示パネル８１が配置されている。
【０００６】この図の場合、管状光源２１から水平に入射する光線５１２は、先端面１１４側で主に垂直に反射して、管状光源２１側に戻ってくるため、液晶表示パネル８１側に出射する成分は少ない。
【０００７】図４の改良案として、図５に示す構成の技術が、実開平６－１６９４３号公報に提示されている。
【０００８】図５において、１２は導光板、２２は管状光源、３２はリフレクタ、１２１は入射面、１２２は裏面、１２３は出射面、１２４は先端面、４２は導光板１２内を裏面１２２と出射面１２３の間を反射しながら進行する光に対して、出射面１２３側から反射させるために、裏面１２２側に設けられた光散乱材である。導光板１２の裏面１２２側及び先端面１２４側には、反射シート６２が設けられている。導光板１２の上、出射面１２３側には、拡散シート７２、さらに上には、液晶表示パネル８２が配置されている。
【０００９】図５においては、先端面１２４は、入射面１２１に相対しているが平行ではなく、ある角度を持って傾斜している。また、先端面１２４は、裏面１２２と垂直になっておらず、ある角度を持って傾斜している。その傾斜角度は、導光板１２内を水平に右方向に向かう光線５１３を、導光板１２の出射面１２３側、上側の表示パネル８２の方向に反射させるような角度になっている。先端面１２４の導光板１２内向きの法線が出射面１２３と交差する方向に傾斜、即ち先端面１２４内面が上に開いた形になっている。この場合、先端面１２４と裏面１２２にてなす角度は鈍角となる。
【００１０】図５の構成では、先端面１２４を図の向きに傾斜させることにより、導光板１２の前方である、液晶表示パネル８２側に光を反射させ、液晶表示パネル８２の輝度を向上することを特徴としている。また、傾斜した先端面１２４の光散乱材４２により、この部分が局部的に明るくなるのを防いでいる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、液晶表示装置全体の薄型・軽量化に伴い、バックライト装置の薄型・軽量化への要求があるが、光源として従来用いられてきた蛍光管は、問題を有している。一つは蛍光管の交流高電圧駆動のため、インバータ回路が必要なこと、もう一つは、蛍光管の機械的強度のため細管化にある程度の限界がある点である。蛍光管に代わる光源として、白色ＬＥＤが有望である。白色ＬＥＤ素子は、小さいチップ化が可能で、かつ、インバータ回路を必要とせず、比較的低い電圧で直流駆動できる特徴がある。
【００１２】しかし、白色ＬＥＤ素子は、通常、強い指向性を持っている。図６に、白色ＬＥＤ素子の指向特性を表す特性曲線図の例を示す。図では、0°方向、素子表面から垂直方向において、原点０から曲線が最も遠く、一番光の強度が強いことを表している。また、９０°方向、素子表面と水平方向に近づくにつれて、原点０と曲線が近くなり、光の強度が弱くなることを表している。図７に、図５の管状光源２２の代わりに、白色ＬＥＤ２３１を用いた場合を示す。図において、光源と光線以外は、図５と同じである。
【００１３】指向性の高い白色ＬＥＤ２３１を使用すると、導光板１２内を水平に向かう成分、光線５２１のような光が多くなる。従って、光散乱材４２により散乱するとはいえ、先端面１２４近傍で、前方に向かう光が、多くなる。つまり局部的に明るくなる。通常、導光板１２の端面近傍は輝度が不均一になりやすいので、その部分の影響を避けるように、導光板１２の大きさより、液晶表示パネル８２の有効表示領域は一回り小さい。したがって、先端面１２４近傍で多くの光が出射されると、有効表示領域の範囲外に漏れる光、例えば光線５２２が大きくなり、導光板１２の出射効率が落ちる。
【００１４】また、図４のような、先端面１１４が入射面１１１に平行な構成においても、前記述べたように、指向性の高い光源を用いると、先端面１１４側で主に垂直に反射して、光源側に戻ってくるため、液晶表示パネル８１側に出射する成分は少なく、出射効率が悪い。
【００１５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決すること、すなわち、指向性の高い光源を用いた場合、導光板の出射効率が悪い点を解決しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明は、以下の特徴を有する。請求項１に記載の発明は、空間的な強度分布のある光源からの光を入射する入射面と相対向する先端面が、出射面と相対向する裏面となす角度を鋭角にしたことを特徴とする。
【００１７】請求項２および３に記載の発明は、上記の先端面に、反射膜を形成する、または、反射膜を形成した部材を、先端面と略平行に配置することを特徴とする。請求項４に記載の発明は、先端面と裏面とのなす角度を、４５度より大きく９０度より小さい角度にしたことを特徴とする。
【００１８】さらに、請求項５に記載の発明は、先端面が曲面であり、かつ曲面全体が裏面に近づく方向に傾斜していることを特徴とする。
【００１９】請求項６および７に記載の発明は、上記の曲面の先端面に、反射膜を形成する、または、反射膜を形成した部材を、先端面と略平行に配置することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態において、図に基づいて説明する。
【００２１】図１は、本発明の、第一の実施の形態におけるバックライト装置の構成を示した図である。
【００２２】図において、１３はアクリル樹脂等の透光性に優れた導光板、２３２は指向性の高い白色ＬＥＤ、３３は白色ＬＥＤ２３２から直接導光板１３に入射する以外の光を効率よく導光板１３に取り込むためのリフレクタである。先端面１３４は、入射面１３１に相対向し、かつ裏面１３２に対して図のように傾斜している。裏面１３２には、導光板１３内を進行する光に対して、出射面１３３側に反射させるように、光散乱材４３が設けられている。この光散乱材４３は、導光板１３の出射面に対してほぼ一様に光を出射させるように、ある分布で配置されている。光散乱材４３は、白色インクをスクリーン印刷されたものである。
【００２３】また、導光板１３の裏面１３２側には、反射シート６３が設けられている。この反射シート６３は、高反射率の白色合成樹脂フィルムである。出射面１３３側には、拡散シート７３、さらに上には、液晶表示パネル８３が配置されている。
【００２４】従来の構成と比べて、図１では、先端面１３４の、裏面１３２に対する傾斜の方向が異なっている。その傾斜角度は、導光板１３内を水平に右方向に向かう光線５３１を、導光板１３の裏面１３２側、表示パネル８３と相対向する面側に反射させるような角度になっている。即ち先端面１３４の導光板１３内向きの法線が裏面１３２と交差する方向、図で先端面１３４内面が裏面１３２側に向いた方向に傾斜している。この場合、先端面１３４と裏面１３２とによりなす角度は鋭角となる。
【００２５】この裏面１３２側に先端面１３４を傾斜させることにより、導光板１３内を水平に右方向に向かう光線５３１を、導光板１３内で裏面１３２中央寄りの領域に反射させることができる。この領域で、出射面１３３側に、さらに反射することで、光線５３２のような光を増やし、液晶表示パネル８３の中央寄りの有効表示範囲内の輝度を上昇させることができる。
【００２６】また、先端面１３４に全反射膜４４を設け、先端面１３４近傍の光の散乱を防止している。
【００２７】斯くして、従来の課題であった、端部での光の漏れを防ぎ、中央に光を集め、導光板の出射効率を高めることができる。
【００２８】図２は、図１の詳細説明図である。厚さｔの導光板１３０において、先端面１３４１が、図のように裏面１３２１に対して、垂直より角度θ傾斜している。光線５３３１は、導光板１３０内において、高さｔ／２の位置を水平に、裏面１３２１に対し平行に、先端面１３４１側に向かっている。そして、先端面１３４１に設けられた全反射膜４４０により全反射する。入射した光線５３３１と反射した光線５３３２は２θの角度をなす。さらに、反射した点より、水平距離Lのところで、裏面１３２１の光散乱材４３１で反射し、出射面１３３１側に向かう。ここで、ｔａｎ（２θ）＝（ｔ／２）／Ｌの関係が成り立つ。よって、傾斜角度θを調節することで、水平距離Lを設定でき、反射した光線５３３２を裏面１３２１に導く位置を適当に決めることができる。
【００２９】図において、傾斜角度θを４５°にすると、２θは９０°、Ｌが０になるので、導光板１３０中央よりに光を反射させることにはならない。従って、傾斜角度θは４５°より小さい角度にする必要がある。この時、先端面１３４１と裏面１３２１のなす角度αは、４５°より大きく９０°より小さい角度となる。
【００３０】上記説明では全反射膜を導光板の先端面に直接設けたが、全反射膜を持つ部材を、先端面の外側に、先端面と平行に配置することでも同様な効果をなすことができる。
【００３１】図３は、本発明の、第２の実施の形態におけるバックライト装置の構成を示した図である。図において、１４は導光板、２３３は白色ＬＥＤ、３４はリフレクタ、１４１は導光板１４の入射面、１４２は裏面、１４３は出射面、１４４は先端面である。導光板１４の上、出射面１４３側には、拡散シート７４、さらに上には、液晶表示パネル８４が配置されている。導光板１４の裏面１４２側には、反射シート６４が設けられている。裏面１４２側には、凹形状である、複数のＶ溝１４２１が設けられている。Ｖ溝１４２１は、紙面に垂直な方向な三角形の断面を持っており、適当な間隔で互いに平行になっている。５４０は、導光板１４内を進行する間に、このＶ溝１４２１に衝突し、方向を変え、出射面１４３側から出射する光線を表している。
【００３２】図１と違い、先端面１４４は、裏面１４２側に向かって凸になるような曲面になっており、かつ、反射膜４４１が設けられている。これにより、先端面１４４側に達した光を、裏面１４２側に分散させて反射し、図の光線５４１、５４２、５４３のように、出射面１４３側で広く分けて出射させることができる。これは液晶表示パネル８４の広い領域の輝度を上昇させることになる。
【００３３】なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の導光板において、裏面の凹部形状は、Ｖ溝の代わりに、円錐状の穴であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれば、指向性の強い光源を用いた場合に、導光板の出射効率を上げ、バックライト装置の輝度を上昇させることができる。また従来と同等の輝度であれば、光源の消費電力を下げることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００１８８９【氏名又は名称】三洋電機株式会社
【出願日】	平成１１年９月２１日（１９９９．９．２１）
【代理人】	【識別番号】１００１１１３８３【弁理士】【氏名又は名称】芝野正雅
【公開番号】	特開２００１－９３３１７（Ｐ２００１－９３３１７Ａ）
【公開日】	平成１３年４月６日（２００１．４．６）
【出願番号】	特願平１１－２６７４３１