JPH1124071A - カラー液晶表示装置用のバックライト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケースの縁部の幅を小さくでき、３本の光源
を同一サイズにすることができるカラー液晶表示装置用
のバックライトを提供する。 【解決手段】 ３本の光源６、７、８を導光板４の厚さ
方向Ａに配置したため、光源６、７、８を隠すケース３
の縁部１８の幅Ｗを小さくすることができ、バックライ
ト２のデザイン性を向上させることができる。また、光
源６、７、８の形状・サイズが同一であるため、製造や
組立に要する機械・治具も同じものを使用でき、梱包も
１種類で済むため、製造・組立性及び梱包性の面で有利
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラー液晶表示
装置用のバックライトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ
機器やテレビ等の家電のディスプレイに、カラー液晶表
示装置が使用されている。この種のカラー液晶表示装置
として、ＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置が広く知られ
ている。すなわち、３原色（赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青
（Ｂ））に対応したカラーフィルタと、薄膜トランジス
ター（ＴＦＴ）を備えたカラー液晶セルに、白色光源の
バックライトを組み合わせ、各カラーフィルタに対応す
る液晶をドライブ回路により開いて光を透過させて、赤
（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）色の組み合わせによるモザ
イク混色が得られる構造になっている。

【０００３】このようなＴＦＴ方式のカラー液晶表示装
置は、鮮明なフルカラー画像が得られる反面、各画素
（液晶セル）にカラーフィルタと薄膜トランジスターが
必要なため、液晶セルの製造に非常に微細な加工が要求
されると共に、カラーバランス調整が困難であるなどの
問題点もある。

【０００４】そこで、最近では、カラーフィルタや薄膜
トランジスターを必要としないモノクロ液晶セルに３原
色バックライトを組み合わせたカラーフィルタレスのカ
ラー液晶表示装置が提案されている（例えば、特開平６
−１３８４５９号公報参照）。すなわち、３原色の光源
を順次周期的にパルス発光させ、その発光する色と同タ
イミングで液晶を開くことにより、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）
・青（Ｂ）色の組み合わせによる残像混色が得られるよ
うになっている。

【０００５】このカラーフィルタレスのカラー液晶表示
装置で使用されているバックライトは、１枚の導光板の
周辺にある４つの端面のうち、互いに隣接する２面又は
３面に沿って、３原色の独立したＬ字形又はコ字形の光
源を、導光板の平面方向に沿って配置した構造になって
いる。つまり、３本の光源は、内側から外側へ向けて順
次サイズが大きくなっており、その光源が導光板の平面
方向に沿って同一平面上に配置されている。この導光板
はケース内に収納され、端面以外の大部分がケースの開
口部の内側に位置しており、導光板の端面及び光源が開
口部周囲の縁部により隠された構造になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のカラー液晶表示装置用のバックライトにあっ
ては、平面方向に配置した光源を覆い隠すために、ケー
スの縁部の幅を大きくする必要があり、デザイン的自由
度が制限される。縁部の大きいケースは古いデザイン感
覚となり、デザイン性が阻害される。

【０００７】また、３本の光源のサイズが異なり（外側
ほど大サイズ）、製造機械の曲げ加工の設定を光源ごと
に変更する必要があるため、光源の量産性の面で不利で
ある。

【０００８】更に、光源のサイズがそれぞれ異なること
は、光源の組立機、治具、梱包も３種類必要となり、機
械や梱包の共通化が図れない。

【０００９】この発明は、このような従来の技術に着目
してなされたものであり、ケースの縁部の幅を小さくで
き、３本の光源を同一サイズにすることができるカラー
液晶表示装置用のバックライトを提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
１枚の導光板の周囲にある４つの端面のうち、互いに隣
接する２面又は３面に沿って、導光板側が開口した断面
形状の反射鏡を設け、該反射鏡内に順次周期的にパルス
発光する３原色の独立したＬ字形又はコ字形の光源を配
置すると共に、導光板の端面以外の大部分をケースの開
口部の内側に位置させ、導光板の端面及び光源を開口部
周囲の縁部により覆い隠したカラー液晶表示装置用のバ
ックライトであって、前記導光板の互いに隣接する２面
又は３面を表面側が内側へ傾いた４５°の傾斜面とする
と共に、反射鏡が傾斜面寄りの裏面端部に対して開口し
た断面形状で、該反射鏡内に同一のＬ字形又はコ字形を
した３本の光源を、導光板の厚さ方向に沿って配置し、
且つ反射鏡に傾斜面を被覆する延長部を形成したもので
ある。

【００１１】請求項１記載の発明によれば、３本の光源
を導光板の厚さ方向に配置したため、光源を隠すケース
の縁部の幅を小さくすることができ、バックライトのデ
ザイン性を向上させることができる。光源をこのように
導光板の厚さ方向に配置しても、導光板の端面に形成し
た４５°の傾斜面と、それを覆う反射鏡の延長部によ
り、光を導光板内へ確実に導くことができる。また、光
源の形状・サイズが同一であるため、製造や組立に要す
る機械・治具も同じものを使用でき、梱包も１種類で済
むため、製造・組立性及び梱包性の面で有利である。

【００１２】請求項２記載の発明は、導光板の表面に拡
散シートを設け、裏面に網点印刷を介して反射シートを
設けたものである。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、拡散シー
ト、網点、反射シートが設けられているため、導光板内
に入射した光が拡散して出射され、輝度の均一化を図る
ことができる。

【００１４】請求項３記載の発明は、光源が配置されな
い導光板の端面に補助反射シートを設けた。

【００１５】請求項３記載の発明によれば、光源が配置
されない導光板の端面に補助反射シートが設けられてい
るため、光源から遠い部分における輝度の減衰を防止し
て、輝度の均一化を図ることができる。

【００１６】請求項４記載の発明は、光源が冷陰極管で
且つ色光がそれぞれの蛍光体から発光される。

【００１７】請求項４記載の発明によれば、３原色が各
冷陰極管の蛍光体から発色されるため、発色用に設けら
れていた光源側のカラーフィルムを無くすことができ、
部品点数の低減を図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１及び図２基づいて説明する。

【００１９】この実施形態に係るカラー液晶表示装置
は、液晶パネル１と、バックライト２と、ケース３と、
制御回路（図示省略）とから形成されている。液晶パネ
ル１は、バックライト２内に組み込まれた状態になって
おり、制御回路もバックライト２内に設置されている。

【００２０】液晶パネル１は、１画素に対応する液晶セ
ルから形成されており、各液晶セルは、２枚のガラス基
板の間に液晶（ＳＴＮ）を封入し、その液晶をマトリッ
クス状に配置した透明導電膜（ＩＴＯ膜）を介してＯＮ
−ＯＦＦする既知のものを使用可能である。この液晶セ
ルはモノクロ用で、カラーフィルタや薄膜トランジスタ
ーが不要なため、構造が簡単である。

【００２１】バックライト２は、１枚の導光板４と、反
射鏡５と、３つの光源６、７、８と、拡散シート９と、
網点（ドットパターン）１０と、反射シート１１と、補
助反射シート１２とから構成されている。

【００２２】導光板４は、六面が平滑透明面である透明
樹脂の板又は成形品を用いることができる。透明樹脂と
しては、アクリル板、ポリエステル板、塩化ビニル板等
が好適である。導光板４の端面（光入射面）の断面積
（即ち、厚み）は、光源６、７、８から有効に光を導入
する重要な要因であり、厚い程効率が良く、多くの光量
を導光板４内に入射できるが、厚すぎると光のロスにも
つながる。この実施形態のバックライト２は、導光板４
が１枚で済むため、構造簡単で装置の小型化・薄型化を
図る上で有利である。

【００２３】この導光板４の周辺にある４つの端面のう
ち、１つを除く３つの隣接した端面は、表面側が内側へ
傾いた４５°の傾斜面１３、１４、１５になっており、
残りの端面１６は直角な面になっている。

【００２４】そして、この導光板４の裏面のうち、前記
傾斜面１３、１４、１５に対応する端部には、該裏面に
対して開口した断面Ｕ字形の反射鏡５が、該傾斜面１
３、１４、１５に沿ったコ字形状に形成されている。ま
た、この反射鏡５の外側端からは、各傾斜面１３、１
４、１５を被覆する延長部５ａも形成されている。反射
鏡５の内面には、光源６、７、８からの光を効率良く導
光板４の中に導入し、外部に漏らさないようにするため
に、高反射率を有する銀鏡面が形成されている。

【００２５】この反射鏡５内に、同一のコ字形状をした
光源６、７、８が導光板４の厚さ方向（図２中Ａ方向）
に沿って配置されている。光源６は赤（Ｒ）用で、光源
７は緑（Ｇ）用で、光源８は青（Ｂ）用であり、それぞ
れ冷陰極管を用いている。この光源６、７、８は、冷陰
極管の内面に塗布した蛍光体自体が発光して３原色の純
色が表示されるもので、カラーフィルタが不要である。
この光源６、７、８は一定のパルス周期で連続点灯する
もので、光シャッター等も不要である。

【００２６】導光板４の裏面に印刷されているのが白の
網点１０である。網点１０は光を散乱させるためのもの
であり、高屈折率を有するフィラーを有機樹脂に混合し
たインクをドット状に印刷したものである。

【００２７】反射シート１１は白色の高反射率材料のシ
ートであり、アルミニウムや銀等の金属膜を蒸着等によ
り付着させたものである。アルミ、銀等の金属テープを
側面に接着しても良い。

【００２８】残された１つの端面１６に貼られているの
が、補助反射シート１２で、この補助反射シート１２を
設けたことにより、光源６、７、８から遠い部分におけ
る輝度の減衰を防止して、輝度の均一化を図ることがで
きる。

【００２９】拡散シート９はシート表面を梨地状に荒ら
した粗面で、導光板４より透過した光を散乱透過させる
ためのものである。

【００３０】ケース３は、上面に開口部１７を有し、そ
の周辺に液晶パネル１及び導光板４の端部や光源６、
７、８を隠すための縁部１８が形成されている。

【００３１】次ぎに、このカラー液晶表示装置の作用を
説明する。図示せぬ制御回路により、各光源６、７、８
のパルス波形が出力される。Ｒ光源６用のパルス波形
は、デューティを１／３に設定し、他の色との同時点灯
を避けている（混色にしてしまう）。次に、Ｇ光源７、
Ｂ光源８についても、ちょうど１／３周期ずらす形でパ
ルスを立ち上がらせる。

【００３２】光源６、７、８より発生した色光は、直接
或いは反射鏡５で反射して、導光板４の裏面より、いっ
たん導光板４へ入射され、導光板４内に入った光は、導
光板４の傾斜面１３、１４、１５に貼られた反射鏡５の
延長部５ａにより反射され、導光板４の平面方向に沿っ
て導光板４内へ導入される。導光板４内に導かれ光の一
部は裏面の網点１０に当たり散乱することで、液晶パネ
ル１側へ出射する。網点１０に当たった光の一部は導光
板４内で反射された後、反射シート１１に当たって再度
液晶パネル１側へ導かれる。

【００３３】導光板４から液晶パネル１に入る光は拡散
シート９を透過する。拡散シート９を通過する光は表面
の微小な凹凸・梨地状により散乱光となるため、全面が
均一に光る効果が得られる。

【００３４】バックライト２での光源６、７、８が前記
のように高速で順次パルス発光している一方で、液晶パ
ネル１では、発光する色と同じタイミングで液晶が開く
ようになっているため、液晶が開いたタイミングの色が
液晶パネル１を透過し、その色が表示される。混色は他
の色のタイミングで液晶を開くことにより行われる。例
えば、ＲとＧの両方のタイミングで液晶を開けばＲとＧ
の混色である黄色が表示され、液晶を開き放しにしてＲ
・Ｇ・Ｂの３つを混色すれば白色が表示される。これは
光源６、７、８のパルスが目の残像時間よりも十分に速
いため起きる残像混色である。尚、白色調整は各光源
６、７、８の光量（輝度）比率を調整して行われる。

【００３５】この実施形態では、以上説明したように、
光源６、７、８が全て同一形状のため、該光源６、７、
８の量産における管の曲げ装置の設定が３本とも共通化
でき、段替えが不要になる。従って、光源６、７、８の
製造コストを低減することができ、従来の約３倍の量産
効果が得られる。また、光源６、７、８の形状が３本と
も同じであるということは、自動組立装置、組立治具、
梱包の形状が共通化でき、有利である。

【００３６】また、光源６、７、８が全て同じサイズと
なるため、各光源６、７、８の長さは、従来の一番外側
に位置していたものよりも短くできる（従来は管同士の
放電を回避するために管同士の間隔を広げており、外側
の管はとても長くなっていた）。冷陰極管に加わる電圧
は管の長さに比例するため、管が長いと、インバータの
出力トランスの容量が大きくなければならず、トランス
の大型化と、それに伴うコストアップを招いていたが、
本発明では、管を必要以上に長くする必要がないため、
従来のような不具合は生じない。

【００３７】更に、光源６、７、８が導光板４の厚さ方
向に配置されているため、ケース３の縁部１８の幅Ｗが
小さくて済む。従って、バックライト２のデザイン的自
由度が向上し、見映えが良い。

【００３８】尚、以上の実施形態では、導光板４の４つ
の端面のうち、３つの端面を傾斜面１３、１４、１５に
して、そこにコ字形の光源６、７、８を配置した例を示
したが、２つの隣接した端面を傾斜面にして、そこにＬ
形の光源を配置するようにしても良い。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、３本の光
源を導光板の厚さ方向に配置したため、光源を隠すケー
スの縁部の幅を小さくすることができ、バックライトの
デザイン性を向上させることができる。光源をこのよう
に導光板の厚さ方向に配置しても、導光板の端面に形成
した４５°の傾斜面と、それを覆う反射鏡の延長部によ
り、光を導光板内へ確実に導くことができる。また、光
源の形状・サイズが同一であるため、製造や組立に要す
る機械・治具も同じものを使用でき、梱包も１種類で済
むため、製造・組立性及び梱包性の面で有利である。

【００４０】請求項２記載の発明によれば、拡散シー
ト、網点、反射シートが設けられているため、導光板内
に入射した光が拡散して出射され、輝度の均一化を図る
ことができる。

【００４１】請求項３記載の発明によれば、光源が配置
されない導光板の端面に補助反射シートが設けられてい
るため、光源から遠い部分における輝度の減衰を防止し
て、輝度の均一化を図ることができる。

【００４２】請求項４記載の発明によれば、３原色が各
冷陰極管の蛍光体から発色されるため、発色用に設けら
れていた光源側のカラーフィルムを無くすことができ、
部品点数の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のカラー液晶表示装置を示す平面図。

【図２】図１中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う断面図

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ バックライト ３ ケース ４ 導光板 ５ 反射鏡 ５ａ 延長部 ６、７、８ 光源 ９ 拡散シート １０ 網点 １１ 反射シート １２ 補助反射シート １３、１４、１５ 傾斜面 １７ 開口部 １８ 縁部 Ａ 厚さ方向 Ｗ 幅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １枚の導光板の周囲にある４つの端面の
   うち、互いに隣接する２面又は３面に沿って、導光板側
   が開口した断面形状の反射鏡を設け、該反射鏡内に順次
   周期的にパルス発光する３原色の独立したＬ字形又はコ
   字形の光源を配置すると共に、導光板の端面以外の大部
   分をケースの開口部の内側に位置させ、導光板の端面及
   び光源を開口部周囲の縁部により覆い隠したカラー液晶
   表示装置用のバックライトであって、 前記導光板の互いに隣接する２面又は３面を表面側が内
   側へ傾いた４５°の傾斜面とすると共に、反射鏡が傾斜
   面寄りの裏面端部に対して開口した断面形状で、該反射
   鏡内に同一のＬ字形又はコ字形をした３本の光源を、導
   光板の厚さ方向に沿って配置し、且つ反射鏡に傾斜面を
   被覆する延長部を形成したことを特徴とするカラー液晶
   表示装置用のバックライト。
2. 【請求項２】 請求項１記載のカラー液晶表示装置用の
   バックライトであって、 導光板の表面に拡散シートを設け、裏面に網点印刷を介
   して反射シートを設けたことを特徴とするカラー液晶表
   示装置用のバックライト。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のカラー液晶
   表示装置用のバックライトであって、 光源が配置されない導光板の端面に補助反射シートを設
   けたことを特徴とするカラー液晶表示装置用のバックラ
   イト。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のカ
   ラー液晶表示装置用のバックライトであって、 光源が冷陰極管で且つ色光がそれぞれの蛍光体から発光
   されることを特徴とするカラー液晶表示装置用のバック
   ライト。