JPH0471105A - 面照明装置 - 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、液晶などの透過型表示装置の背面光源に適す
る高輝度で輝度むらの少ない面照明装置に関し、特に周
囲または内部の温度上昇が大きい使用条件に於ても輝度
むらが発生することのない面照明装置に関する。

［従来の技術］ 従来、透過型液晶表示装置に用いられる面照明装置は、
例えば、蛍光ランプ等の線状光源を用いて′！Ｊ５図に
示すような構成がとられている。同図において、２０は
ポリエステルフィルム２１に不透明なパターン２２を施
した光制御板である。

１３は冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプ等の線状光
源であり、被照明領域の幅や必要な輝度によって１本ま
たは複数本用いられる。１４は照明装置の本体ケースを
兼ねた反射板であり、例えば高反射率の白色のポリカー
ボネイト樹脂より成る。その他の樹脂や金属を用いたり
、ケースの内側に別の反射板あるいは反射層を設けて構
成することも可能である。１５は拡散板であり、乳白色
の半透明物質によって形成することができ、粗面化した
ＰＭＭＡ　（ポリメタクリル酸メチル）やガラス板、あ
るいは結晶性の高屈折率粒子を含有したＰＭＭＡ等を用
いることができる。

光源１３より出射した光は直接または反射板１４で反射
した後、光制御板２０に向かうが、その光量は一定では
なく、光源１３の直上では多く、光源１３から離れるに
したがって少なくなる。光制御板２０の不透明なパター
ン２２は、光制御板２０を透過する光源１３からの光の
透過光量を略均−なものとし、透過した光は拡散板１５
によって拡散され、むらない均一な状態になる。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上述の従来用いられてきた面照明装置に
おいては、光制御板の不透明パターン２２と光源１３や
反射板１４との位置関係にずれを生じると輝度むらが生
じる。即ち、光制御板のパターンは光源や反射板との相
対的な位置関係によって決定される入射光量分布に対し
てこれを打ち消す様に透過率分布を有するため、それら
の位置関係にずれを生じたときには入射光量分布を打ち
消して均一にすることができず、これが輝度むらとして
観測される。

許容できる輝度むらに対して求められる位置精度は、ず
れ方向によって異なる。光源として線状の蛍光ランプを
用いた場合、光制御板と平行な面内でランプの長さ方向
と垂直な方向では、光制御板への入射光量の変化が急峻
でありパターンの透過率変化も急峻なので、光制御板の
不透明パターンに求められる位置精度は厳しい。一方、
ランプの長手方向は光制御板のパターンが一様であり、
この方向へ求められるパターン位置精度は比較的緩やか
である。これらの位置精度は相対的なものであり、ラン
プ位置のずれとパターン位置のずれとの何れが生じても
輝度むらとなる。このためランプ、光制御板、反射板等
バックライトを構成する部材の固定には各種の工夫がな
されているが、光制御板の熱収縮によるパターンの位置
ずれについては未解決である。

光制御板の基材としては高透明度、熱的安定性、加工性
等の点から熱可塑性ポリエステルフィルムを用いる。２
軸延伸によって作られるポリエステルフィルムは熱的に
比較的安定であるが高温では熱収縮が起こる。即ち、面
照明装置を組み立てた時にむらがなくても、使用時に温
度上昇があれば基材であるポリエステルフィルムに熱収
縮が起こり、パターンの位置ずれを生じて輝度むらとな
る。

本発明の目的は、この従来技術の問題点に鑑み、面照明
装置において、光制御板の温度変化による変形に起因し
て生じる輝度むらを防止することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明の面照明装置は、光源、
該光源の前面側に設けられた拡散板、該光源と該拡散板
の間に設けられた光制御板、及び該光源の背面側に設け
られた反射板を備え、該光制御板は、透明基板とその上
に設けられ前面側への透過光量分布を均一にする不透明
パターンとを有し、該透明基板の熱収縮率または膨張率
が大きい方向を該光源の長手方向に一致させるようにし
ている。

前記透明基板としては、例えば、２軸延伸ポリエステル
フィルム、１軸延伸ポリエステルフィルム等が使用でき
る。

［作用コ この構成において、不透明パターンは前面側への透過光
量分布が均一となるように光源の長手方向には分布密度
が変わらず、これに直角な方向には光源から遠ざかるに
したが）て分布密度が急峻に減少するように分布し、し
たがって、光量分布の均一化のためには、光源に対する
不透明パターンの位置決め精度は、光源の長手方向と垂
直な方向に対してより厳しく求められる。そして、透明
基板の熱収縮率または膨張率が大きい方向が光源の長手
方向に一致している。したがって、温度変化が生じても
、透明基板は光源の長手方向に大きく膨張または収縮し
、精度が厳しく要求される直角方向にはほとんど変化し
ないので、輝度むらのない、均一な面照明が前面側に対
して行なわれる。

［実施例］ 以下、本発明に係る面照明装置の実施例を図にしたがっ
て説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例に係る光制御板を用い
た面照明装置の断面図、同図（ｂ）はその平面図である
。同図において１３は例えば冷陰極蛍光ランプ、熱陰極
蛍光ランプ等線状の光源である。１４は照明装置の本体
ケースを兼ねた反射板であり、例えば高反射率の白色ポ
リカーボネイト樹脂より成る。その他の樹脂や金属のケ
ースを用いたり、ケースの内側に別の反射板あるいは反
射層を設けて構成することも可能である。１５は拡散板
であり乳白色の半透明物質すなわち粗面化したＰＭＭＡ
　（ポリメタクリル酸メチル）やガラス板、あるいは結
晶性の高屈折率粒子を含有したＰＭＭＡ等を用いて形成
することができる。、１０は光制御板であり、例えば点
状の不透明なアルミパターン１２が蒸着あるいは印刷に
より設けられたポリエステルフィルム１１からなり、不
透明パターン１２は光制御板１０から出射する光量が均
一になるような不透明部分の分布を有する。

第１図（ｂ）においては本発明の光制御板の特徴を説明
するために拡散板１５が省略されている。また、不透明
パターン１２は斜線部で表わされている。光制御板１０
上の矢印ＭＤとＴＤはポリエステルフィルム１１の製造
時に２軸延伸する２つの方向を表わし、互いに直行する
。ポリエステルフィルム１１の熱収縮率は延伸方向によ
って異なり、ＭＤ力方向熱収縮率の方がＴＤ力方向り大
きい。即ち、本実施例においては、光源１３の長手方向
と直交する方向にポリエステルフィルム１１の熱収縮率
の小さい方向ＴＤを一致させている。

第２図は光制御板１０に入射する光量分布と拡散板１５
上の輝度分布の関係を示す図である。図中グラフの横軸
は、その下部に示す第１図と同じ面照明装置の拡散板１
５の位置と対応した位置を示す。そしてグラフの実曲線
は光制御板１０を除去した時の拡散板１５上の輝度分布
を示し、破線は光制御板１０を組み込んだ時の拡散板１
５上の輝度分布を示す。図より明らかなように、光制御
板１０へ入射する光量は線状光源１３の直上が最大であ
り、光源１３から離れるにしたがって分なくなる。この
ため光制御板１０の透過率分布は、光源１３の直上付近
で透ＡＩ！が低く、光源１３から離れるにしたがって透
過率が高くなるように設定されている。

第３図は光制御板１０の平面図であり、光制御板１０上
の不透明パターン１２の分布を表わしている。図のＴＤ
力方向第２図の断面と一致する方向で、ＭＤ力方向線状
光源１３の長さ方向と一致する方向である。光制御板１
０に入射する光量のＴＤ力方向分布は上述のように急峻
に変化する。

このため、不透明パターン１２の透過率分布の変化も急
峻であり、光源１３と不透明パターン１２相亙の位置関
係がずれたときの拡散板１５上での輝度分布の変化も大
きい。即ち、面照明装置として許容できる輝度むらに対
して、ＴＤ力方向位置寸法精度は厳しく求められる。

ところで、面照明装置は液晶表示装置の背面光源として
他の機器へ組み込まれることが多く、機器内部の発熱に
より環境温度よりも常に高温の状態で使用される。さら
に照明装置内部でも蛍光ランプの発熱により内部温度の
上昇が大きいため、光制御板１０は常に熱収縮の危険に
さらされている。一方、ポリエステルフィルム１１の使
用温度は一７０〜＋１５０℃であるが、高温では熱収縮
量が大きくなり、その大きさが方向によって異なる。

特にこの熱収縮量は複数本の光源を用いた面照明装置に
於て顕著になり、光源間のピッチのずれとして問題にな
る。

第４図はポリエステルフィルム１１の熱収縮率の方向に
よる違いを示すグラフである。図より明らかなように、
ＭＤ力方向熱収縮率はＴＤ力方向それより常に大きく、
８０℃以上では特に顕著になる。本実施例においては不
透明なパターンに要求される位置精度が高い方向をポリ
エステルフィルム１１の熱収縮率の小さいＴＤ力方向一
致させているので、使用時に高温状態となってもこの方
向のパターンの位置ずれを引き起こす熱収縮量は非常に
小さく、従フてパターン位置ずれを原因とする輝度むら
はほとんど生じない。

一方、線状光源の長さ方向は光制御板に入射する光量分
布が−様なので、不透明パターン１２の分布は−様であ
り、面照明装置として許容できる輝度むらに対するこの
方向の位置寸法精度も低くてよい。従フて、ポリエステ
ルフィルム１１の熱収縮率の大きいＭＤ力方向線状光源
１３の長手方向に一致している本実施例においては、熱
収縮が生じるような高温になっても、ポリエステルフィ
ルムの熱収縮を原因とする輝度むらの発生はない。

以上、２軸延伸ポリエステルフィルムを用いた場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく
、１軸延伸のものでもよい。この場合、延伸方向はＭＤ
力方向なる。また、ポリエステルフィルムに限らず同等
の機能を有する他の部材でもよい。例えば、ＰＥＳ　（
ポリエーテルサルフオン）やポリカーボネイトフィルム
等が利用できる。

本実施例によれば次のような利点がある。即ち、光制御
板１０を構成するポリエステルフィルム１１は、熱収縮
率の小さい方向が線状光源１３の長手方向と直交するよ
う不透明パターン１２が設けられているので、使用中の
周囲温度上昇や光源１３の発熱による温度上昇によフて
ポリエステルフィルム１１に熱収縮が生じても、熱収縮
は主にパターンの−様な方向に起こり、パターンの透過
率変化が急峻なランプの長手方向と垂直な方向には殆ど
熱収縮が起こらないため、拡散板上では輝度むらが発生
しない。

［発明の効果］ 以上に説明したように本発明によれば、温度変化によっ
て透明基板に熱収縮あるいは熱膨張が生じても、その変
形は主に不透明パターンの−様な方向に起こり、不透明
パターンの透過率変化が急峻な光源の長手方向と垂直な
方向には殆ど起こらないため、透明基板の熱収縮あるい
は熱膨張による輝度むらの発生のない優れた面照明を行
なうことができる。特に、自己発熱の大きな熱陰極蛍光
ランプを光源とする装置において効果が大きく、高輝度
で均一な面照明が得られる。また、光源と光制御板との
距離を従来より小さくできるため、装置の薄型化が可能
となる。更に、輝度むらに対する位置精度の設計マージ
ンが大きくなり、部品精度の簡略化に伴うコストダウン
が計れる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例に係る
面照明装置の断面図および平面図、第２図は、面照明装
置の光制御板に入射する光量と拡散板上の輝度の関係を
示すグラフ、第３図は、第１図の面照明装置の光制御板
の平面図、 第４図は、ポリエステルフィルムの方向による熱収縮率
の差を示すグラフ、そして 第５図は、従来例に係る面照明装置の断面図である。 １０：光制御板、１１　ポリエステルフィルム、１２：
不透明パターン、１３：線状光源、１４：反射板、１５
：拡散板。 特許比願人　　キャノン株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源、該光源の前面側に設けられた拡散板、該光
   源と該拡散板の間に設けられた光制御板、及び該光源の
   背面側に設けられた反射板を備え、該光制御板は、透明
   基板とその上に設けられ前面側への透過光量分布を均一
   にする不透明パターンとを有し、該透明基板の熱収縮率
   または膨張率が大きい方向を該光源の長手方向に一致さ
   せたことを特徴とする面照明装置。
2. （２）前記透明基板が２軸延伸ポリエステルフィルムで
   あることを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
3. （３）前記透明基板が１軸延伸ポリエステルフィルムで
   あることを特徴とする請求項１記載の面照明装置。