JPH0772477A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JPH0772477A
JPH0772477A JP5219527A JP21952793A JPH0772477A JP H0772477 A JPH0772477 A JP H0772477A JP 5219527 A JP5219527 A JP 5219527A JP 21952793 A JP21952793 A JP 21952793A JP H0772477 A JPH0772477 A JP H0772477A
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JP
Japan
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light
liquid crystal
light source
transmission body
crystal panel
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JP5219527A
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English (en)
Inventor
Takaki Hisada
隆紀 久田
Hisao Inage
久夫 稲毛
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、液晶テレビ、ワープロ、パソコン等
の液晶ディスプレイ用照明装置に係り、その目的は、光
源入射部の光束利用率が向上し、低消費電力で輝度の明
るい照明装置を提供することにある。 【構成】光伝送体内の液晶パネルと反対側の面に、光を
拡散反射する微小ドットパターンを形成し、各ドットご
とに光を拡散反射する面を、その面法線が上記円柱状光
源の方向に傾くように、傾けて形成した照明装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶テレビ、ワープロ及
びパソコン等の液晶ディスプレイに係り、特にこれら液
晶ディスプレイに用いる照明装置(バックライト)に関
する。
【0002】
【従来の技術】液晶ディスプレイのバックライト光源と
して、冷陰極管及び熱陰極管方式の蛍光灯等が用いられ
ている。従来この円柱状光源(以下単に光源と称す)を
用いた液晶ディスプレイは、拡散板の下に1本若しくは
それ以上の光源を配置する方法が主流となつていたが、
輝度の一様性を確保するために拡散板と光源との距離を
充分にとる必要があった。係る装置に於いて装置の薄型
化を図るためには、光源と拡散板の距離を小さく設定す
ることである。例えば特開平1−107236号公報に
開示されているように、光伝送体内に光源を配置する方
法等が提案されている。しかし、このような装置に於い
ては拡散板上で輝度むらが発生し易い。これを防止する
ために、一般に拡散板の拡散性を上げる方法がとられる
が、反面光の透過率を低下させ、液晶ディスプレイの明
るさを損なう等の問題を生じる。したがって、同一の明
るさを確保するために、光源の数を増やさなければなら
ないが、消費電力の増加や温度上昇による対策等を考慮
しなければ成らない。
【0003】そこで最近では、光伝送体を用いたバック
ライトが提案されている。(特開昭63−309918
号公報)これはエッジライト方式と呼ばれ、光源を光伝
送体の端に配置して光を液晶ディスプレイに導く照明装
置である。この時、光伝送体(以下単に伝送体と言う)
の一方の面に光を拡散反射する物質を部分的に塗布し、
これによって、伝送体内を屈折しながら進む光をこの拡
散反射面で反射し、光を液晶パネル方向に出射するもの
である。この方式によれば光源を液晶パネルの下に配置
する必要がないため、バックライト装置の厚みを薄くす
ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記エッジ
ライト方式照明装置では、光を液晶パネル側に出射させ
るための拡散材は、光を完全拡散させるわけではなく、
光の入射方向に応じて拡散方向に指向性を有している。
拡散材に入射する光は、伝送体内を全反射で伝播して来
る光であるから、拡散材が塗布された面に対して平行か
ら48°の範囲の角度で入射する。これを拡散材が反射
する時、面に垂直な方向に反射する光は少なく、傾いた
方向に最大強度の光反射となる。
【0005】液晶ディスプレイでは、通常使用時、パネ
ル面に垂直な方向から見られるため、上記最大強度の光
の方向とは、異なる方向からディスプレイを見ることに
なる。これは、光利用効率の点から大きな損失である。
【0006】図6は、上記拡散剤による光反射の様子を
示す概念図である。印刷された拡散材43に入射する光
線は、伝送体内で全反射して来た光であるから図6に示
す光線21〜22の範囲内にある。この値は例えば伝送
体がアクリル樹脂の場合では、拡散剤塗布面の法線に対
し42°〜90°の範囲である。このように角度に対し
て偏った強度分布の入射光は、拡散材43で拡散反射さ
れた後、光強度分布は、その最大強度の方向が面法線3
0の方向よりも入射光線の進行方向側に少し傾いた方向
23になる。この光線が伝送体の上側の面27から出射
する時、さらに大きく曲げられ(26)、出射光の最大
輝度の方向は面に垂直な方向から大きくずれる。最大輝
度が垂直方向からずれている光出射特性の様子を図7に
示す。このように、出射光の最大強度は、面に垂直な方
向からずれている。通常、液晶パネルをユーザが見る時
には、ほぼ面に垂直な方向から見るため、図7のような
出射特性では、最大輝度の半分程度の明るさでしか見ら
れていない。このことは、照明装置の光束利用率が、実
質的に大きく低下していることになる。
【0007】本発明の目的は前記したような光束利用の
損失を防止して、実質的に光利用効率の高いエッジライ
ト方式の照明装置を得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、上記伝送体の光出射面に対向する面に、光を拡散反
射するドットパターンを形成し、且つ、該拡散反射部分
の面が、伝送体の面に対して傾いて形成され、その傾き
方向は拡散反射の面の法線が円柱状光源の方向に傾くよ
うな方向に形成するものである。あるいは、伝送体の二
つの辺に上記円柱状光源がある場合は、上記光を拡散反
射するドットパターンを屋根形の拡散反射面とし、二つ
の拡散反射面は各々の面の法線がそれぞれ対応する円柱
状光源の方向を向くように形成するものである。
【0009】
【作用】このように拡散反射面を傾けて形成することに
より、散乱反射された光束の最大強度の方向を伝送体の
出射面に垂直な方向にすることが出来、光利用効率の向
上を図ることが出来る。
【0010】
【実施例】以下図1から図2を用いて本発明の一実施例
を説明する。図1は本実施例の照明装置及びこれを用い
た液晶ディスプレイの断面図である。図2は本発明に係
る伝送体の一部、すなわち拡散反射ドットの部分を拡大
して図示した見取図である。
【0011】本実施例は、円柱状光源1、反射シート
2、光伝送体3、拡散シート4、液晶パネル5、により
構成される。
【0012】液晶ディスプレイ5は詳細には図示しない
が、例えば液晶の電気光学的変調を背面の照明装置によ
って識別し、画像として認識するものである。円柱状光
源1は、円柱状の螢光ランプである。反射シート2は、
上記円柱状光源の周りを取り囲むように形成された反射
板であり、円柱状光源から伝送体と反対方向に出た光も
極力伝送体3内に入射せしむるように作用するものであ
る。伝送体3は例えばポリメタクリルメチル(PMM
A)等の透明体から成り、液晶パネルと反対側の面に上
記拡散反射パターンが形成され、光源1からの光を伝送
して液晶パネル側に出射する機能を有している。拡散板
4は、伝送体からの出射光量むらを緩和する機能を有す
る。
【0013】本発明に係る伝送体について図2を用いて
さらに詳述する。伝送体の液晶パネル側と反対側の面に
は、図2に示すような光を拡散反射する微小ドットパタ
ーンが形成されている。各微小ドットにおいて、光を拡
散反射する面をハッチングで示している。該面は、伝送
体のベース面に対して傾いて形成され、その傾ける方向
は拡散反射面の上向き法線17が、円柱状光源1に垂直
な面内で該光源側に傾く方向である。
【0014】このような傾いた面のドットは、伝送体3
の面を凹ませて形成され、ハッチングで示した拡散反射
面には数μmの微細な凹凸が形成されている。これと同
時に、伝送体3の液晶パネルと反対側の面16には、ド
ットの部分も含めて光を反射する材料(例えば、銀やア
ルミニウム等)が塗布または、蒸着されている。これに
よって、拡散反射面6は、光を拡散しながら、液晶パネ
ルの方向に反射する作用を行う。
【0015】このような凹みのある伝送体は、例えば射
出成形法等によって製作可能である。
【0016】上記拡散反射面6に入射する光が反射され
る様子を図3の概念図に示す。拡散反射面6に入射する
光は、伝送体3の中を全反射で伝播して来た光であるか
ら、全ての光の入射角度は、図3に示す光線10と11
の角度の間にある。このように角度分布の片寄った入射
光束を傾きのない拡散反射面で反射させると、反射光束
の角度分布は、上記したように最大光強度の方向が伝送
体面15に垂直な方向から傾いた方向になってしまう。
そこで、図3に示すように、反射面を角度αだけ傾ける
ことによって、反射光束の最大強度の方向を伝送体面1
5に垂直な方向と一致させることが出来る。
【0017】傾き角度αの大きさは、次のようにして求
める。図7に示すように、α=0の場合には、拡散反射
面で反射され液晶パネル側の面27から出射する光束の
最大輝度の方向をθとすると、この光線の伝送体内での
角度θ´は、スネルの法則から sinθ´=sinθ/n ……… (1) n:伝送体の屈折率 で求められる。伝送体をアクリル樹脂とすると屈折率n
は約1.5である。最大輝度の方向θの値は、反射面を
形成する材質によって異なる。該材質が、本実施例の要
名ものであるとすると、θは約60°になる。この場合
(1)式からθ´は約35°となる。αの値は、このθ
´をゼロとするように設定すればよく、 α=θ´/2 ……… (2) である。従って、本実施例の場合、約17.6°とし
た。
【0018】(1)、(2)式をまとめて、次式が得ら
れる。
【0019】 α=0.5・sin~1(sinθ/n) ……… (3) 上記のように、θの値は拡散反射面を構成する材質によ
って異なり、20°〜65°程度まで代わり得る。θ=
20°の時α=6.6°、θ=65°の時α=18.6
°となり、αの値は、材質によって6.6°〜18.6
°まで変化しうる。
【0020】なお、上記拡散反射ドットは、液晶パネル
面で輝度が均一になるよう密度が変化させられているこ
とは言うまでもない。
【0021】以上述べたように拡散反射面を傾けて形成
することにより、伝送体からの出射光束の最大輝度を面
に垂直な方向に出来、光利用効率の向上が図れる。
【0022】上記実施例での拡散反射パターンはドット
であったが、必ずしもドットである必要はない。図4
に、拡散反射パターンを帯状に形成した第2の実施例の
拡散反射面部分を拡大した見取図を示す。図4におい
て、ハッチングを施した部分が、拡散反射面であり、数
μmの微細な凹凸が形成された反射面出ある。反射面を
形成する材質は、上記第1の実施例と同じであり、従っ
て面の傾き角度βも同じ値に形成してある。またこの第
2の実施例の光源などその他の部分は、第1の実施例と
同じである。
【0023】一方、円柱状光源が伝送体の両側に配置さ
れてある場合には、伝送体内では、両側から光が伝播し
て来ることになる。この場合、両方からの光に対応し
て、拡散反射面を屋根型に形成することが有効である。
図5に、拡散反射面を屋根型に形成した第3の実施例の
断面図を示す。この断面図において、図の右側の光源か
ら来た光束は、屋根型拡散反射面の右側の面で、図の左
側の光源から来た光束は、屋根型拡散反射面の左側の面
で、それぞれ伝送体の面に垂直な方向に最大輝度を有す
るように拡散反射される。上記屋根型拡散反射面の左右
の面の傾きは、上記第1の実施例の場合と同様に設定さ
れる。
【0024】また、このような屋根型拡散反射面は、第
1の実施例で、伝送体の光源と反対側の面に反射シート
を貼付たような場合にも有効である。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、従来の照明
装置に新たな装置を付加することなしに、簡単な構成で
伝送体からの出射光の放射特性を制御して、光利用効率
を実質的に向上し、同じ輝度の場合には光源の消費電力
を小さくでき、同一消費電力の場合には画面を明るくで
きる等の効果が得られる。また、光源を光伝送体の真下
に配置する直下型照明装置に比べ、液晶ディスプレイ装
置全体の厚みを薄くできる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す液晶ディスプレイ及び
照明装置の断面図である。
【図2】本発明の実施例における光伝送体の拡散反射パ
ターン部分を拡大した見取図である。
【図3】本発明の拡散反射部への入射光と反射光を示す
概念図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す拡散反射パターン
部分の拡大見取図である。
【図5】本発明の第3の実施例を示す液晶ディスプレイ
及び照明装置の断面図である。
【図6】従来の拡散反射部への入射光と反射光を示す概
念図である。
【図7】従来の伝送体の光放射特性で最大輝度のずれの
一例を示すグラフである。
【図8】従来の照明装置の断面図である。
【符号の説明】
1…円筒状光源、 2…反射シート、 3…光伝送体、 4…拡散シート、 5…液晶ディスプレイ、 6…傾斜拡散反射面、 7…帯状傾斜拡散反射面、 8…屋根型拡散反射面、 9…曲面反射部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶パネルを照明するエッジライト方式照
    明装置であって、円柱状光源と、該円柱状光源からの光
    を伝送して上記液晶パネルに向けて光を照射する光伝送
    体とから成り、該光伝送体において、液晶パネルと向い
    合う面と反対側の面に、光を拡散反射する微小ドットパ
    ターンを形成し各ドットで、光を拡散反射する面を、そ
    の面法線が上記円柱状光源の方向に傾くように、傾けて
    形成したことを特徴とする照明装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記光を拡散反射する
    パターンとして、上記円柱状光源と平行で微細な帯状の
    パターンとし、光を拡散反射する面を、その面法線が上
    記円柱状光源の側に傾くように傾けて形成したことを特
    徴とする照明装置。
  3. 【請求項3】液晶パネルを照明するエッジライト式照明
    装置であって、円柱状光源と、該円柱状光源からの光を
    伝送して前記液晶パネルに向けて光を照射する光伝送体
    とから成り、該光伝送体において、液晶パネルと向い合
    う面と反対側の面に屋根型に凹ませた形状の光を拡散反
    射する面で作られた微小ドットパターンを形成したこと
    を特徴とする照明装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、上記光を拡散反射する
    パターンとして、光を拡散反射する屋根型に凹ませた上
    記円柱状光源に平行で微細な帯状のパターンとしたこと
    を特徴とす照明装置。
  5. 【請求項5】請求項1又は2において、上記拡散反射面
    の上記光伝送体の面に対する傾き角度を6.6°から1
    8.6°の範囲に設定したことを特徴とする照明装置。
  6. 【請求項6】請求項3又は4において、上記屋根型拡散
    反射面の上記光伝送体の面に対する傾き角度を6.6°
    から18.6°の範囲に設定したことを特徴とする照明
    装置。
JP5219527A 1993-09-03 1993-09-03 照明装置 Pending JPH0772477A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11109347A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Alps Electric Co Ltd 液晶表示装置
JPH11311778A (ja) * 1998-02-27 1999-11-09 Hitachi Ltd 液晶表示装置
KR100356991B1 (ko) * 1999-08-19 2002-10-18 엘지.필립스 엘시디 주식회사 백라이트 유닛
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JP2004078233A (ja) * 2003-09-08 2004-03-11 Alps Electric Co Ltd 液晶表示装置
US9329328B2 (en) 2012-04-30 2016-05-03 Coretronic Corporation Light guide plate and backlight module using the same

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