JPH08220345A - 液晶表示装置のバックライト構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズシートのプリズム部を、Ｌ字状の光源
の光が有効利用できるような形状にしてバックライトの
輝度向上を図りつつ、どの方位から見ても明るさにばら
つきが生じないように該プリズム部の傾斜面の傾きを調
整して、常に良好な表示品位が得られるようにする。 【構成】 光源７がＬ字状に配置されているとき、各プ
リズム部３を四角錐形状に形成するとともに、該プリズ
ム部３の傾斜面のうち光入射面を光源側に向けた傾斜面
（例えば３ａ）の傾斜角度α（３５°）を、該傾斜面と
対向する別の傾斜面（例えば３ｂ）の傾斜角度β（４５
°）よりも緩やかになるように設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、片面に多数のプリズム
部が突設されているレンズシートを液晶パネルと導光板
との間に介設することにより、該導光板の側端面から入
射されて液晶パネルへと向かう光源の光の指向性を強め
て輝度向上を図った液晶表示装置のバックライト構造に
係り、特にそのレンズシートの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のレンズシートをバックライトの
構成要素とした液晶表示装置は、導光板の側端面と対向
する位置に光源を配置し、この光源から出射されて導光
板内を経て液晶パネルへと向かう光線を、外表面が傾斜
面となっているプリズム部で屈折させることにより、液
晶パネルに背面側から照射される光の指向性を強めて所
望の視角範囲内に照射光を集中させ、もってバックライ
トの輝度を向上させるというものであり、カラー液晶表
示装置などにおいて広く採用されている。

【０００３】図７はかかるレンズシートを具備した従来
の液晶表示装置のバックライトを示す説明図で、アクリ
ル樹脂等からなる透明性の導光板１の上面にレンズシー
ト２が載置されており、導光板１の下面は上方へ光を反
射させるための反射シート４にて覆われている。また、
この導光板１の一つの側端面と対向する位置に冷陰極管
（ＣＣＦＬ）等の光源５が配置されており、この光源５
から導光板１内へ入射された光がレンズシート２を介し
て、図示せぬ液晶パネルの背面側に照射されるようにな
っている。前記レンズシート２は、片面がプリズム面で
他面が平坦面となっている透明性のシートであり、液晶
パネルとの対向面であるプリズム面に、断面形状が二等
辺三角形の三角柱を横臥させた形状のプリズム部３が、
互いに平行に多数連設されていて、各プリズム部３の外
表面は傾きが同じで相対向する二つの傾斜面３ａ，３ｂ
により形成されている。

【０００４】したがって、光源５の光が導光板１を経て
レンズシート２に入射されると、この光はプリズム部３
の傾斜面３ａまたは３ｂを横切って図示上方の液晶パネ
ルへ向かう際にレンズ効果で内側へ屈折することとな
り、よって液晶パネルを照射する光を特定の視角範囲
内、例えば表示画面に必要とされる±２０°程度の範囲
内に集中させることができて、この視角範囲内でバック
ライトの輝度を高めることができる。

【０００５】なお、この種の液晶表示装置では、導光板
１の前記側端面に沿って配置される光源５の長手方向
と、三角柱形状のプリズム部３の長手方向とが平行にな
るように設定されるので、各プリズム部３はいずれか一
方（光源から遠いほう）の傾斜面３ａの光入射面が光源
５側を向くことになる。

【０００６】また、バックライトの輝度をより一層向上
させるため、導光板の隣り合う二つの側端面に沿って光
源をＬ字状に配置した液晶表示装置も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の液晶表示装置のバックライトにおいては、光源５の
光を反射シート４等で反射させることにより、導光板１
からレンズシート２へ向かう光の出射方向が偏らないよ
うに配慮されてはいるが、実際には、レンズシート２の
各プリズム部３の二つの傾斜面３ａ，３ｂのうち、光入
射面が光源５側を向く傾斜面３ａに、他方の傾斜面３ｂ
よりも若干多くの光が入射されてしまう。そのため、か
かる従来の液晶表示装置の表示画面は、光源５側の斜め
上方から見たとき（矢印Ｂ）よりも、反光源５側の斜め
上方から見たとき（矢印Ａ）のほうが、若干明るく見え
てしまい、そのアンバランスが気になるという利用者も
多かった。

【０００８】また、光源が導光板の隣り合う二つの側端
面に沿ってＬ字状に配置されている場合には、例えば図
８に示すようにレンズシート２のプリズム部３を四角錐
形状に形成するなどして、光源５から出射される光を相
対向する傾斜面３ａ，３ｂのレンズ効果で有効利用する
だけでなく、光源６から出射される光を相対向する傾斜
面３ｃ，３ｄのレンズ効果で有効利用することが、輝度
向上という観点から必要となるが、その場合、同図の矢
印Ｅ方向に沿って見たときに表示画面が暗く見えてしま
うという問題が生じる。すなわち、この場合、傾斜面３
ａと３ｂに入射される光量の違いから視線が矢印Ａ方向
のときのほうが矢印Ｂ方向のときよりも若干明るく見え
るだけでなく、傾斜面３ｃと３ｄに入射される光量の違
いから視線が矢印Ｃ方向のときのほうが矢印Ｄ方向のと
きよりも若干明るく見えてしまうが、特に視線が矢印Ｅ
方向のときには、入射される光量が相対的に少ない傾斜
面３ｂと傾斜面３ｄから大きな出射角で出射された光の
みを見ることになるので、表示画面の暗さがひときわ目
立って表示品位が損なわれてしまうこととなる。

【０００９】そこで、このように特定の方位から見たと
きに表示画面が暗くなってしまうという不具合を是正す
るために、レンズシートと液晶パネルとの間に拡散シー
トを介在させることも考えられるが、拡散シートを追加
すると照射光が弱まって輝度が低下し、部品点数も増え
るので、好ましい対策とは言えない。

【００１０】したがって本発明の目的は、輝度向上に有
利で、且つどの方位から見ても明るさにばらつきが生ぜ
ず、特に光源がＬ字状に配置されている場合に好適な、
液晶表示装置のバックライト構造を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の上述した目的
は、外表面が傾斜面となっているプリズム部を透明性の
シートの片面に多数突設してなるレンズシートを、前記
プリズム部を液晶パネルに対向させた状態で該液晶パネ
ルと導光板との間に介設し、該導光板の側端面に対向配
置させた光源の光を該導光板および前記レンズシートを
介して前記液晶パネルに背面側から照射する液晶表示装
置のバックライト構造において、前記プリズム部の前記
傾斜面のうち、光入射面を前記光源側に向けた傾斜面の
傾きが、該傾斜面と対向する別の傾斜面の傾きよりも緩
やかになるように、該プリズム部の形状を設定すること
によって達成される。このとき、光入射面を前記光源側
に向ける傾斜面の傾斜角度を２５°〜４５°に設定し、
且つ該傾斜面と対向する別の傾斜面の傾斜角度を３５°
〜５５°に設定すれば好ましい。

【００１２】例えば、導光板の隣り合う二つの側端面に
沿って光源がＬ字状に配置してあって、レンズシートに
は起立した四角錐形状のプリズム部が該Ｌ字形に沿って
縦横に多数突設させてある場合には、各プリズム部の外
表面をなす四つの傾斜面のうち、縦方向に延びる光源側
に光入射面を向けた第１の傾斜面の傾きを、これに対向
する第２の傾斜面の傾きよりも緩やかにするとともに、
横方向に延びる光源側に光入射面を向けた第３の傾斜面
の傾きを、これに対向する第４の傾斜面の傾きよりも緩
やかにすれば良い。

【００１３】

【作用】上述したように、各プリズム部の外表面をなす
傾斜面のうち、光入射面が光源側を向いているため入射
される光量が多い第１の傾斜面（または第３の傾斜面）
の傾きを、該傾斜面と対向し入射光量が相対的に少ない
第２の傾斜面（または第４の傾斜面）の傾きよりも緩や
かに設定しておけば、この第１の傾斜面から出射される
光をより広範囲に分散させることができるので、所定の
視角範囲内において、第１の傾斜面から出射される光の
みを目視した場合と、第２の傾斜面から出射される光の
みを目視した場合とで、明るさに大きな違いが生じなく
なる。

【００１４】したがって、光源がＬ字状に配置してある
ときには、各プリズム部の外表面を四つの傾斜面にて形
成して輝度向上を図りつつ、縦方向に延びる光源側に光
入射面を向けた傾斜面の傾きをこれに対向する傾斜面の
傾きよりも緩やかにし、且つ横方向に延びる光源側に光
入射面を向けた傾斜面の傾きをこれに対向する傾斜面の
傾きよりも緩やかにしておくことにより、特定の方位か
ら見たときに表示画面が暗くなるという不都合が解消で
きる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本実施例に係る液晶表示装置の基本構成を
説明するための概略断面図、図２は同実施例のバックラ
イトの要部説明図、図３は該バックライトの概略平面
図、図４は該バックライトを構成するレンズシートのプ
リズム部の形状を示す説明図であり、従来技術の説明に
用いた図７，８と対応する部分には同一符号が付してあ
る。また、図５は該レンズシートの長辺に沿って目視方
向を変えたときの光強度の変化を示す特性図、図６はプ
リズム部の相対向する傾斜面の傾斜角度を変えながら出
射光の強度や視野角を調べた実験データである。ただ
し、図５の横軸は、レンズシートを真正面から見たとき
の視線（基準線）と目視方向とのなす角度を示してい
る。また、視野角とは、レンズシートを真正面から見て
測定される光強度のピーク値に対し、その７５％の光強
度が測定される目視方向が前記基準線からどの程度傾い
ているのかを示す角度である。

【００１６】図１に示す液晶表示装置は、そのバックラ
イトが、アクリル樹脂等からなる透明性の導光板１と、
この導光板１の上面に載置した後述するレンズシート２
と、導光板１の下面を覆う反射シート４と、導光板１の
隣り合う二つの側端面に沿ってＬ字状に配置された冷陰
極管等の光源７とによって主に構成されており、レンズ
シート２上に設置した液晶パネル８に背面側から光が照
射されるようになっている。すなわち、光源７は図３に
示すように、導光板１の左側端面に対向させた縦光源５
と、導光板１の下側端面に対向させた横光源６とを連続
させてなるＬ字管であり、この光源７（５，６）の周囲
には図１に示すように、導光板１の対向する側端面に効
率良く光を入射させるためのリフレクタ９が設けてあ
る。また、導光板１の四つの側端面のうち、縦光源５ま
たは横光源６と対向しない右側端面および上側端面に
は、光洩れを防止するための反射テープ（図示せず）が
貼着してある。

【００１７】前記レンズシート２は、片面がプリズム面
で他面が平坦面となっている透明性のシートで、液晶パ
ネル８との対向面であるプリズム面に、起立した四角錐
形状のプリズム部３を多数突設してなるものであるが、
各プリズム部３の外表面をなす四つの傾斜面３ａ〜３ｄ
の傾きは同等ではなく、傾斜面３ａがこれに対向する傾
斜面３ｂよりも傾きが緩やかであり、且つ傾斜面３ｃが
これに対向する傾斜面３ｄよりも傾きが緩やかである。
具体的には、傾斜面３ｂ，３ｄの傾斜角度βが４５°で
あるのに対し、傾斜面３ａ，３ｃの傾斜角度αは３５°
に設定してある。そして、光源７（５，６）の光が導光
板１を経てレンズシート２に入射されると、その光はプ
リズム部３の傾斜面３ａ〜３ｄを横切って液晶パネル８
へ向かう際にレンズ効果で内側へ屈折するので指向性が
強まるようになっていて、これにより、液晶パネル８を
照射する光を特定の視角範囲内に集中させることが可能
となる。なお、レンズシート２の各プリズム部３は、傾
斜面３ａの光入射面が縦光源５側を向き、且つ傾斜面３
ｃの光入射面が横光源６側を向くように、光源７のＬ字
形に沿って縦横に配列されている。

【００１８】上述した液晶表示装置は、光源７が導光板
１に沿ってＬ字状に配置してあるとともに、レンズシー
ト２の各プリズム部３が四角錐形状に形成してあるた
め、縦光源５から出射される光を相対向する傾斜面３
ａ，３ｂのレンズ効果で有効利用できるだけでなく、横
光源６から出射される光を相対向する傾斜面３ｃ，３ｄ
のレンズ効果で有効利用でき、よって無駄な照射光が少
なく輝度向上に極めて有利な構成となっており、光源７
としてＬ字管を使う一灯式なのでコストアップの心配も
ない。

【００１９】しかも、各プリズム部３の外表面をなす傾
斜面のうち、光入射面が光源側を向いていて入射光量が
相対的に多い傾斜面３ａ，３ｃの傾きを、光入射面が反
光源側を向いている傾斜面３ｂ，３ｄの傾きよりも緩や
かに設定し、前者の傾斜面３ａ，３ｃから出射される光
をより広範囲に分散させているので、見る方位が異なっ
ても表示画面の明るさには大きな違いが生じなくなって
いる。すなわち、図２において、入射光量が相対的に多
い傾斜面３ａから出射される光は、傾斜面３ｂから出射
される光に比べて広範囲に分散され、その分、所定の視
角範囲内へ向かう光量の割合が若干小さくなっているの
で、視線が矢印Ａ方向で傾斜面３ａからの出射光のみを
目視する場合と、視線が矢印Ｂ方向で傾斜面３ｂからの
出射光のみを目視する場合とで、光強度にほとんど差が
生じなくなっている。同様に、入射光量が相対的に多い
傾斜面３ｃから出射される光を、傾斜面３ｄから出射さ
れる光に比べて広範囲に分散させることにより、傾斜面
３ｃからの出射光のみを目視する場合と傾斜面３ｄから
の出射光のみを目視する場合とで光強度にほとんど差が
生じなくなっている。その結果、表示画面を特定の方位
から見たときにひときわ暗くなるという不都合は起こら
ず、常に良好な表示品位が期待できる。

【００２０】このように本実施例では、光源側から見た
ときと反光源側から見たときとで表示画面の明るさにほ
とんど差が生じないように構成してあるが、これは図５
の特性図で確認することができる。すなわち、同図に示
すグラフは、目視方向をレンズシート２の長辺に沿って
変えたときの光強度を測定して得たもので、レンズシー
ト２を真正面から見る視線を基準線とし、縦光源５側へ
傾いた位置から見るときの角度を−、逆側へ傾いた位置
から見るときの角度を＋の値で横軸に示してあるが、視
角範囲が±３０°以内のとき、基準線と目視方向とのな
す角度が同じであれば、どちら側から見ても光強度は同
等であることがわかる。

【００２１】次に、レンズシート２の各プリズム部３の
相対向する傾斜面３ａ，３ｂについて、その傾斜角度
α，β（ただしα＜β）を変えながら出射光の強度や視
野角を測定したところ、図６に示すように、傾斜角度
α，βが増大して傾きが増すにつれて、光強度は大きく
なるが視野角は狭まることがわかる。例えば、α＞４５
°でβ＞５５°となると、視野角が±１７°未満と狭く
なりすぎてしまい、また、α＜２５°でβ＜３５°とな
ると、光強度の低下が無視できなくなってしまう。した
がって、傾斜角度α，βとしては、αを２５°〜４５°
の範囲内に設定し、βを３５°〜５５°の範囲内に設定
しておくことが好ましい。そして、本実施例のようにα
を３５°としβを４５°に設定しておくと、各プリズム
部３の傾斜面３ａ，３ｂから出射される光のほとんど
を、表示画面に必要とされる±２０°の視角範囲内に集
中させられることがわかる。

【００２２】なお、上述した実施例では各プリズム部３
をすべて四角錐形状に形成してあるが、Ｌ字状に配置さ
れている光源の光を有効利用できる他の形状としては、
四角錐形状のプリズム部の周囲に横臥した三角柱形状の
プリズム部を格子状に設けたものを、縦横に多数突設す
るなどしても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による液晶
表示装置のバックライト構造は、レンズシートの各プリ
ズム部の外表面をなす傾斜面のうち、光入射面が光源側
を向く傾斜面の傾きを、該傾斜面と対向する別の傾斜面
の傾きよりも緩やかに設定することによって、所定の視
角範囲内で光強度のバランスを保っており、特に、Ｌ字
状に配置されている光源の光を有効利用してバックライ
トの輝度を向上させるためにプリズム部の外表面を四つ
の傾斜面にて形成したときに、どの方位から見ても表示
画面の明るさに大きな違いが生じなくなって、常に良好
な表示品位が期待できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る液晶表示装置の基本構成を説明
するための概略断面図である。

【図２】同実施例のバックライトの要部説明図である。

【図３】該バックライトの概略平面図である。

【図４】該バックライトを構成するレンズシートのプリ
ズム部の形状を示す説明図である。

【図５】該レンズシートの長辺に沿って目視方向を変え
たときの光強度の変化を示す特性図である。

【図６】プリズム部の相対向する傾斜面の傾斜角度を変
えながら出射光の強度や視野角を調べた実験データであ
る。

【図７】従来の液晶表示装置のバックライトを示す説明
図である。

【図８】Ｌ字状に配置した光源に対応して四角錐形状の
プリズム部を設けた液晶表示装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 導光板 ２ レンズシート ３ プリズム部 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 傾斜面 ４ 反射シート ５ 縦光源 ６ 横光源 ７ 光源（Ｌ字管） ８ 液晶パネル α，β 傾斜角度

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外表面が傾斜面となっているプリズム部
   を透明性のシートの片面に多数突設してなるレンズシー
   トを、前記プリズム部を液晶パネルに対向させた状態で
   該液晶パネルと導光板との間に介設し、該導光板の側端
   面に対向配置させた光源の光を該導光板および前記レン
   ズシートを介して前記液晶パネルに背面側から照射する
   液晶表示装置であって、前記プリズム部の前記傾斜面の
   うち、光入射面を前記光源側に向けた傾斜面の傾きが、
   該傾斜面と対向する別の傾斜面の傾きよりも緩やかにな
   るように、該プリズム部の形状を設定したことを特徴と
   する液晶表示装置のバックライト構造。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、前記プリズム
   部の外表面をなす傾斜面のうち、光入射面を前記光源側
   に向けた傾斜面の傾斜角度を２５°〜４５°に設定し、
   且つ該傾斜面と対向する別の傾斜面の傾斜角度を３５°
   〜５５°に設定したことを特徴とする液晶表示装置のバ
   ックライト構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２の記載において、前記
   光源が、前記導光板の隣り合う二つの側端面に沿ってＬ
   字状に配置してあることを特徴とする液晶表示装置のバ
   ックライト構造。
4. 【請求項４】 請求項３の記載において、前記レンズシ
   ートが、起立した四角錐形状のプリズム部を多数突設さ
   せていることを特徴とする液晶表示装置のバックライト
   構造。
5. 【請求項５】 請求項３または４の記載において、前記
   レンズシートが、横臥した三角柱形状のプリズム部を格
   子状の配列で多数突設させていることを特徴とする液晶
   表示装置のバックライト構造。