JPH039304A - バックライト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、液晶デイスプレィ（ＬＣＤ）の背面に配設さ
れて、該液晶デイスプレィを照射するバックライト装置
に関する。

「従来の技術」 近年、液晶デイスプレィは、薄形、軽量、及び低消費電
力などの優れた特徴を有し、この特徴を充分発揮し得る
平面デイスプレィとして各種製品への利用に多大な期待
が寄せられている。しかしながら、液晶デイスプレィは
、現在産業用及び民生用として広く使用されているＣ　
ＲＴ　（Ｃａｔｈｏｄｅ　ＲａｙＴｕｂｅ）に比較して
画質面で劣っており、この画質を改善するためにバック
ライト形式の液晶デイスプレィが開発されるに至ってい
る。

この種のバックライト装置は、薄形でかつ軽量であるこ
とが望まれ、又画面の全領域において輝度が均一である
ことが必要条件とされている。バックライト装置におい
て、輝度の均一性を高める技術としては、既に各種の提
案がされている。例えば、特開昭５７−１３４７８号公
報記載のものは、線状光源の上部に乳白色光散乱体を設
け、かつ該乳白色光散乱体の中央部の層厚を厚くし、端
部に至るに従って薄くして、照明むらをなくし、しかも
薄型でかつ小型化を図り得るようにしたものである。更
に、特開昭６０−２６４０３９号公報記載のものでは、
蛇行状の冷陰極ランプを用い、特開昭６１−２１９９８
０号公報記載のものでは、紫外線ランプ１、及び該紫り
＋綿うンプの周辺に配設した蛍光体塗布層部を活用し、
特開昭６２　１０６２１号公報記載のものでは、導光板
中に光源を組み込み、特開昭６２−１２７７１　”／号
公報記載のものでは、複数個の光源の上下面に凹凸レン
ズを配設し１、特開昭６３−１２５９７５２５９７５号
公報記載ｔＪ字型ランプを用い、これによりそれぞれ照
明むらをなくシ、て輝度の均一化を図るようにしである
。更に、輝度の均一・化を図るべく、透明基板内に光散
乱体を、光源側ではａ濃度で光源より距離を隔たるに従
って高濃度になるように入れた特開昭５４−１０５５６
２号公報記載のものや、コーティングされた透明基板に
光反射手段を、照明用光源からの距離と照度に反比例す
る密度分布で描写する特開昭６；ｌ−３０９９１８号公
報記載のバックライト装置が知られるとごろである。

「発明が解決しよ・うとする課題」 し７かしながら、上記従来のものは、下記の如き問題が
ある。

（１）光ｆ１々乱休の下面に光源を配設する場合には、
バックライト装置全体の厚みが厚くなり高張るといった
問題がある。

（２）輝度の均一化を図るべく、ランプを？ゑ数個設け
る場合には、大面積にずればするほど多数のランプが必
要となって：１スト商を招くといった問題がある。

（３）、蛇行状のランプを用いる場合には、大面積のも
の７、こ適用すると、量産性Ｖこ欠けるといった間ｌが
ある。

（４）透明基板内に光散乱体を入れる場合は、輝度の均
一化を再現性良く製造するごとが容易でないといった問
題がある。

（５）コーティングされた透明基板乙−光反射手段を描
写する場合は、コーティングし、ていない透明基板を用
いるものに比べてコスト高６ごなるといった問題がある
。

そこで、本発明は、上記問題点を克服すべくなされたも
ので、薄型かつ軽量で大面積化ａ＝よっても輝度の均一
性を保持し得るバックライト装置を掃供せんとするもの
である。

「課題を解決するための手段」 本発明は、上記目的を達成すべくなされたもので、請求
項（１）では、透明基板の四周のうちの少なくとも１箇
所に光源を配設し、透明基板の後面には光源からの距離
に応じて密度が高まるパターンでかつ透明基板の表面の
出光面積に対して５〜５０％の占有率を持たせて光乱反
射層を形成し、透明基板の表面には光拡散層を設けたバ
ックライト装置を特徴とするものである。更に、請求項
（２）では、上記光乱反射層を出光面積に対１，５て１
５−４０％の占有率を持たせて形成したバックライト装
置を特徴とするものである。

「作用」 本発明は、上記構成において、請求項（１）では、光源
からの放射光が透明基板の端面から内部に入射し、透明
基板と空気との界面の光学的密度差に伴い大部分の光が
反射しながら進行する。この進行の途中で光乱反射層に
入射すると、光乱反射層で乱反射（７、透明基板と空気
との界面Ｃ，′１′おいて臨界角以下になって透明基板
の前面の光拡散層を経て外部に放射される。光乱反射層
は、光源から遠ざかる程高密度のバタ・−ンになってお
り、しかも透明基板表面の出光面積に対して５〜５０％
の占有率で形成させであるから、透明基板の表面の全出
光領域において均一に外部に放射される。光拡散層は、
透明基板内から外部に向・）放射光を拡散して、光乱反
射層と光乱反射層が形成されていないパターン間隔の領
域との間の照射むらの発生を防いでいる。

請求項（２）では、光乱反射層を出光面積に対１．で１
５〜４０％の占有率として、輝度の均一化が最も良好で
あり、透明基板の端面から入射した光の損失の発生とが
最も少ない特性を持たせ得るものである。

「実施例Ｊ 以下に、本発明に係るバックライ）Ｗｌの実施例を図面
に基づき説明する。第１図及び第２図は各実施例におけ
るバックライト装置の構成図で、まず、その構成を説明
すれば、図中１は透明基板である。該透明基板１は、光
透過率の良好な肉厚の薄い板で、材質として例えばガラ
ス板、アクリル樹脂板、ポリカーボネート樹脂板等、無
機質若しくは合成樹脂製の透明板を使用する。透明基板
１の４周部のうちの一側縁に光源２を配設する。

光源２は、一般に広く用いられている蛍光灯の他、細い
管径の冷陰極管が、バックライト装置全体の薄形化及び
液晶デイスプレィ（ＬＣＤ）パネルに対する温度の影響
を押えることができて利用上有利である。又光源２とし
ては、アパーチャー型のランプを用いてもよい。上記透
明基板１の裏面には、光源２からの放射光を乱反射する
光乱反射層３を、光源２からの距離に比例して高密度化
するパターンで描写させである。光乱反射層３は、反射
微粒子としての酸化チタンを含有する揮発硬化型の、若
しくは紫外線硬化型の白色インクを用い、又は利用する
者の希望に応じた色彩の着色インクを使用する。透明基
板１の裏面に光乱反射Ｎ３を形成する方法としては、ス
クリーン印刷やスタンプ方式等の公知の技術を用いて描
写する。該光乱反射層３を透明基板１の裏面に形成する
に際しては、第３図に示す如く、単位面積当たりの点の
数を同一にし、光源から距離を隔てるに従って比例して
点（ドツト）を径大に描写し、透明基板１の単位面積当
たりの光乱反射層３の占有率を変えるようにしである。

光乱反射層３の点の直径は、１〜３０００μ、好ましく
は１０〜１０００μに設定する。

一方、透明基板１の表面には、光拡散Ｎ４を添着する。

光拡散Ｎ４は、所謂くもりガラス、若しくは表面を粗面
化したプラスチックフィルムが用いられ、コストや耐久
性等から表面を粗面化した光拡散層を有するボリエスル
フィルムが好適である。

上記光乱反射層３が形成された透明基板１と、光拡散層
４と、光源２とは、前面側を除いてハウジング５により
囲繞させである。ハウジング５は、透明基板１、若しく
は光源２から漏洩する光を透明基板１に戻す機能と、前
面以外からの光の漏洩を防ぐべく遮光する機能と、光源
２から発生する熱を外部に放散させる放熱機能とを持た
せるためのもので、内面に光反射率の高い処理を施した
金属あるいはプラスチックよりなっている。例えば、ハ
ウジング５として、光反射率の高い白色塗料を塗布した
アルミケースや、高反射率の金属蒸着を施したアルミケ
ースが好適である。又、上記透明基板１の光源２の光が
入光する端面以外に反射テープ６を貼着して、透明基板
１の周縁からの光の漏洩を防ぐようにすることもできる
。

そして、上記のバックライト装置では、まず光源２から
の放射光が透明基板１の一端面から入光する。透明基板
１内に入光した光源２からの放射光は、透明基板１と空
気との界面での光学的密度差により入光角に依存した反
射を繰返しながら進行する。この進行に伴い、光乱反射
層３に達して入光すると、内部に含有する酸化チタンで
乱反射し、この結果、乱反射光は透明基板１の表面と空
気との界面に対して臨界角以下となって、該透明基板１
の表面から外部に放射する。この時、光乱反射層３で乱
反射した光は、透明基板１の表面の光拡散Ｎ４を通過す
るが、光拡散層４が微小な点状又は凹凸状になっている
ことから、光が更に拡散されて外部に放射する。光乱反
射Ｎ３は、透明基板１の単位面積当たりの占有率が光源
２から距離を隔たるに従い増加させであるから、光源２
がらの距離による光の不均一を防止して、光量の多い光
源２の付近から光量の少ない距離の隔った箇所まで全面
に亙って均一な乱反射光量を得ることができる。光拡散
層４は、光乱反射Ｎ３と光乱反射層３のパターン以外の
領域との間の光量変化、所謂「影の発生」をなくし、均
一な輝度が得られるようにする。透明基板１より洩れた
光は、特に光乱反射層３の間隔より洩れた光は、ハウジ
ング５の内面で反射されて再び透明基板１内に戻り、透
明基板１内で反射を繰返すうちに上記と同様に光乱反射
層３で乱反射し光拡散層４を経て外部に放射される。光
源２から発生する熱は、ハウジング５を通じて外部に放
散する。

次に、第１実施例について説明すれば、透明基板１とし
て、長さ２００ｍｍ、幅１５０髄、尾み５ｍｍのアクリ
ル樹脂板を用いる。該透明基板１の表面に形成する光乱
反射層３は、透明基板１の後面の長さ］、　９０　ｍｍ
、幅１４０ｍｍの範囲に、スクリーン印刷により酸化チ
タンが含有する白色インクで描写する。光乱反射層３は
、各点間ピッチを１　ｔｎｍで固定し、点の径を変化さ
せるようにしてあり、光源２の付近の点の直径を０．２
ｍｍとし、光源２がら離れるに従って点を径大にＬ、光
源２がら最も隔った位置の点の直径を０．９　ｒｍｎに
しである。この時、光乱反射手段の描写面積は、出光面
積の２５％になるように点の直径の変化の度合を調整し
た。

又出光面積は、透明基板１の表面から外部に放射する面
積であるが、透明基板１の裏面の光乱反射Ｎ３が描写さ
れる面積と同一である。一方光源２は、管径８ｍｍ、長
さ２５０ｍｍの冷陰極管を用い、透明基板１の長手方向
側の１端縁に配設する。

第１実施例では、バックライト装置」二の輝度を、中心
の位置１．中心から７０価だけ光源２側に近づいた位置
、及び中心から７０ｍｍだけ光源側から遠ざかった位置
の３箇所で輝度計により計測した。

この計測値によると、輝度は、３箇所とも１６０±２０
ｃ、ｄ／ｌイの範囲内にあり、又目視では輝度むらが観
測できず、良好な輝度の均一・性を得ることができた。

次に、第２実施例についで説明すると、第２フ−２施例
は、光乱反射層３の描写形態を変更さ−せたもので、そ
の他は第１実施例と同一である５、つまり、光乱反射層
３の点間ピッチをｌｌｌ１ｌｌ＋で固定ｊ、７゜、光源
２の付近での点の直径を０．２ｍｍと１，２、光源２か
ら隔たるに従って点を径大乙こし、光源から最も距舖を
おいた位置では点の直径を（、）、５ｍｉとした。、、
の時の光乱反射層の描写面積は、出光面積の８？’６Ｌ
：なるように点の直径の変化の度合いを調整した。

本実施例の八ツクライト装置も第１実ｈＯｉ例２−同−
の位置及び輝度計で輝度を計測し７た。この計に、ｌｌ
　（ｔｒｌによれば、輝度は３箇所とも１．１４０±３
０ｃ、ｄ／’ボの範囲内にあり、又目視によっＴ輝度む
らを観測し得たが、著しいものではなかった。

次ｔこ、上記第１実施例と第２実施例の沼測稙と比較す
べく比較例を設定して輝度を計測ｊ−また。

第１比較例では、第１実施例の光乱反射層３の描写形態
に変更を加えたもので、その他は第１実施例と同一であ
る。つまり第１比較例では、光乱反射層３について、点
間ピッチを１闘で固定し、光源２の付近の点の直径を０
．１５ｍとし、光源から離れるに従って、点を径大にと
２１．光源２から最も隔った位置の点の直径を０．３　
ｔｎｒｎとした。この時、光乱反射層３の描写面積は、
出光面積の４％になるように点の直径の変化の度合を調
整した。本比較例においても、第１実施例と同一の位置
及び輝度計で計測すると、輝度は３箇所とも１００±５
０ｅｄ／ｒｒｒの範囲内となり、しかも目視でも充分に
輝度むらが判定できる不充分な結果になった。又輝度の
絶対値は、第１実施例及び第２実施例に比較して低く、
光の利用効率が悪い。

第２比較例においても第１実施例の光乱反射層３の描写
形態を変更したものであり、光乱反射層３０点間ピッチ
をＩＭで固定し７、光源２の付近での点の直径を０゜８
＋ｎｍとし、光源２から隔たるに従って点を径大にし２
、光源から最も距離をおいた位置での点の直径を０．９
５＋ｎｍとした。この時、光乱反射層３の描写面積は、
出光面積の６０％となるように点の直径の変化の度合い
を調整した。本比較例のバックライト装置におい１も第
１実旅例と同一の位置並びに輝度計で計測すると、輝度
は３箇所とも１５０±１２０ｃｄ／ボの範囲内であり、
輝度むらが多く実用には供せない。

ところで、透明基板１の一端から光源２の放射光を入射
させた光の損失は、下記の部分で生ずる。

■透明基板中をｉｉｍ過する際の損失。

■透明基板と空気との界面で反射する際の損失。

■光乱反射層で乱反射（る際の損失。

■透明基板の後面から洩れ出る光による損失。

■透明基板の周縁部から洩れ出る光による損失、。

上記■については、透明基板１の周縁に光反射手段を付
与することで光の漏洩を防げるか、光反射手段による周
縁部分からの所謂照り返１．が輝度むらの原因となるの
で、透明基板１の周縁に光反射手段を（」与した際には
、その周縁イζ］近での光乱反射Ｎ３の密度パターンの
調整を要すると共に、その周縁の光反η・１手段での反
射の際Ｃコも損失が生する。上記■から■までの損失を
低く押えた光乱反射層３の描写パターンの追求は、光の
利用効率の高いバックライト装置を得る上で極め重要な
要素である。

従って、上記第１実施例、第２実施例、第１比較例及び
第２比較例の如く、上記■から■までの損失を低減する
ための考察と、実証実験の結果、光乱反射層３の描写割
合を、透明基板ｌの出光面積の５〜５０％、更に好まし
くは１５〜４０％とし、かつ光乱反射層３を光源からの
距離に比例した密度のパターンにすることで、最も効率
の良いバックライト装置が得られた。

尚、本発明において、上記光乱反射層として、上記実施
例の他に、光源からの距離に応じて単位面積当たりの点
の数を変え、又は光源からの距離に応じて点の径と単位
面積当たりの点の数の両者を変えることもでき、又、点
に限らず、線を用いて、その線の太さや線相互間の間隔
を変える形式をも採用できる。

又、光源２については、上記実施例では、透明基板１の
１端側にのみ配設したが、対向する両端部側に配設する
２個用いた形式や、四周縁の総てに配設する形式にする
こともでき、光源の数を増加させれば、輝度の向上を図
ることができる。この場合も、各光源からの距離に応じ
た密度のパターンで光乱反射層を形成することは勿論で
あり光の利用率を高めて輝度の均一性に優れるバックラ
イト装置が達成できる。

「発明の効果」 上記の如く、本発明に係るバックライト装置によれば、
光源を透明基板の厚み方向ではなく周縁側に配設するこ
とから、バックライト装置としての全体の厚みが、光源
の径を含む透明基板の厚み、光拡散層、光乱反射層の重
層厚、これをハウジングに組着する際の若干のクリアラ
ンス、その他必要とするハウジング等の部材の厚みの合
計値で済み、しかも輝度の均一性に優れ、従って従来の
技術では困難であった薄形でかつ軽量であり、更に大面
積化を図っても優れた輝度の均一性を得ることができて
、光の利用効率が高いバックライト装置を本発明におい
て提供し得るものである。以上の如き本発明のバックラ
イト装置は、液晶デイスプレィ（ＬＣＤ）の背後に設置
することにより、薄形でしかも輝度むらのない見易い画
面を実現し得て、液晶デイスプレィ（ＬＣＤ）の機能の
向上に多大に貢献でき、その他の各種バックライト装置
としても利用できるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るバックライト装置の実施例を示す
分解斜視図、第２図はそのバンクライト装置の組立て時
の斜視図、第３図は透明基板の裏面に付した光乱反射層
の描写形態を示す説明図である。 １・・・透明基板　　　　　２・・・光源３・・・光乱
反射層　　　　４・・・光拡散層５・・・ハウジング 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板の四周のうちの少なくとも１箇所に光源
   を配設し、透明基板の後面には光源からの距離に応じて
   密度が高まるパターンでかつ透明基板の表面の出光面積
   に対して５〜５０％の占有率を持たせて光乱反射層を形
   成し、透明基板の表面には光拡散層を設けたことを特徴
   とするバックライト装置。
2. （２）上記光乱反射層を出光面積に対して１５〜４０％
   の占有率を持たせて形成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。