(57)【要約】【課題】バックライト装置の組み立て前に、拡散板と基板とを結合させたバックライト装置を提供する。【解決手段】本発明のバックライト装置は、透明基板、複数の凸部、第１透明層、第２透明層及び光源からなる。複数の凸部は透明基板上に設置される。第１透明層は透明基板に取り付けられる。また、第１透明層の屈折率は透明基板より小さい。第２透明層は、第１透明層に取り付けられ、層内に粒子を備えている。光源は光線を放出する。光線は、複数の凸部により散乱して、透明基板と第１透明層とを透過して、第２透明層内に入射し、第２透明層内の粒子により散乱して、バックライト装置から出射する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板に設置された複数の凸部と、
前記透明基板に取り付けられ、屈折率が前記透明基板より小さい第１透明層と、
前記第１透明層に取り付けられ、中に粒子を備える第２透明層と、
前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板と第１透明層とを透過し、前記第２透明層に入射し、前記第２透明層中の前記粒子により散乱して、前記バックライト装置から出射する光線を放出する光源と、からなることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記粒子はＴｉＯ２で出来ていることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記粒子は直径が１０μｍ以下で、不透光性の材料からなることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記粒子はＳｉＯ２で出来ていることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記粒子は直径が１０μｍ以下で、透光性の材料からなることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項６】
透明基板と、
前記透明基板に設置された複数の凸部と、
屈折率が前記透明基板より小さく、前記透明基板に取り付けられた第１表面と粗雑面である第２表面とを備える透明層と、
前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板を透過して、前記透明層に入射し、前記第２表面により散乱して、前記バックライト装置から出射する光線を放出する光源と、からなることを特徴とするバックライト装置。
【請求項７】
ハウジングと、
前記ハウジング内に設置され、原稿を走査する走査モジュールと、
前記ハウジングに連結され、前記走査モジュールに前記原稿を走査するための光線を提供するバックライト装置と、からなり、前記バックライト装置は、
第１表面と第２表面とを備えた透明基板と、
前記第１表面に設置された複数の凸部と、
屈折率が前記透明基板、前記透明基板の前記第２表面に取り付けられた第３表面、及び第４表面より小さい第１透明層と、
前記第１透明層の前記第４表面に取り付けられ、中に粒子を備える第２透明層と、
一部が前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板、前記第１透明層及び前記第２透明層を透過して、前記第２透明層中の前記粒子により更に散乱し、前記バックライト装置から出射し、残りは前記透明基板の前記第２表面で全反射して、前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板、前記第１透明層及び前記第２透明層を透過し、前記第２透明層中の前記粒子より更に散乱して、前記バックライト装置から出射する前記光線を放出する光源と、を備えていることを特徴とするスキャナー。
【請求項８】
ハウジングと、
前記ハウジング内に設置され、原稿を走査する走査モジュールと、
前記ハウジング内に連結され、前記走査モジュールに前記原稿を走査するための光線を提供するバックライト装置と、からなり、前記バックライト装置は、
第１表面と第２表面とを備えた透明基板と、
前記第１表面に設置された複数の凸部と、
屈折率が前記透明基板、前記透明基板の前記第２表面に取り付けられた第３表面、及び表面が粗雑面である第４表面より小さい透明層と、
一部が前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板と前記透明層とを透過して、前記透明層の前記第４表面により更に散乱し、前記バックライト装置から出射し、残りは前記透明基板の前記第２表面で全反射して、前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板と前記透明層とを透過し、前記透明層の前記第４表面により更に散乱して、前記バックライト装置から出射する前記光線を放出する光源と、を備えていることを特徴とするスキャナー。
【請求項９】
偏光を備える光線を放出するバックライト装置と、
前記光線の前記偏光を均一にする偏光板と、
前記光線を調節する複数の液晶ユニットを備え、画像を映し出すパネルと、
からなり、前記バックライト装置は、
第１表面と第２表面とを備えた透明基板と、
前記透明基板上の前記第１表面上に設置された複数の凸部と、
屈折率が前記透明基板、前記透明基板の前記第２表面に取り付けられた第３表面、及び第４表面より小さい第１透明層と、
前記第１透明層の前記第４表面に取り付けられ、中に粒子を備える第２透明層と、
一部が前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板、前記第１透明層及び前記第２透明層を透過して、前記第２透明層中の前記粒子によりに更に散乱し、前記バックライト装置から出射し、残りは前記透明基板の前記第２透明層で全反射して、前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板、前記第１透明層及び前記第２透明層とを透過し、前記第２透明層中の前記粒子により更に散乱し、前記バックライト装置から出射する前記光線を放出する光源と、を備えていることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
偏光を備える光線を放出するバックライト装置と、
前記光線の前記偏光を均一にする偏光板と、
前記光線を調節する複数の液晶ユニットを備え、画像を映し出すパネルと、
からなり、前記バックライト装置は、
第１表面と第２表面とを備えた透明基板と、
前記透明基板上の前記第１表面上に設置された複数の凸部と、
屈折率が前記透明基板、前記透明基板の前記第２表面に取り付けられた第３表面、及び表面が粗雑な第４表面より小さい透明層と、
一部が前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板と前記透明層とを透過して、前記透明層の前記第４表面よりに更に散乱し、前記バックライト装置から出射し、残りは前記透明基板の前記第２表面で全反射して、前記複数の凸部により散乱し、前記透明基板と前記透明層とを透過し、前記透明層の前記第４表面により更に散乱して、前記バックライト装置から出射する前記光線を放出する光源と、を備えていることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は拡散板と基板とを前もって結合させたバックライト装置に関するもので、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）及びスキャナー工場で、バックライト装置の組み立て工程を簡略化するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１で示されるように、公知のＬＣＤまたはスキャナー用のバックライト装置は、管状ランプ１１、導光板１６、及び拡散板１５とから構成される。管状ランプ１１は光線を放出し、その光線は導光板１６に入射して、拡散板１５から出射する。
導光板１６は透明基板１４と白色の反射板１２とから構成される。複数の凸部１３は透明基板１４上に設置されて、透明基板１４内に入射した光線を散乱させる。拡散板１５は光線を更に散乱させるのに用いられて、これにより、拡散板１５からの光線の分布がより均一になる。もし拡散板１５が設けられなければ、バックライト装置の前方で、前記凸部１３の影が透けてユーザーに見えてしまう。
【０００３】
図２で示されるように、入射した光線は透明基板１４において、符号１７及び１８で示される２つの経路の光線に分かる。なお、図２において、説明の都合上、透明基板１４が厚目に描かれているが、実際の製品ではもっと薄く形成されている。
（１）光線１７は凸部１３により散乱し、その後、反射板１２により反射して透明基板１４に戻る。或いは、凸部１３と透明基板１４との界面で直接反射する。いずれにせよ、光線１７は反射して最終的に透明基板１４に戻る。透明基板１４に戻った光線１７の大部分は入射角が小さいため、界面１９を通過して、拡散板１５から出射する。光線１７の一部分は入射角が大きいため、界面１９で反射して、透明基板１４に戻る。
（２）光線１８は界面１９に直接伝播する。光線１８は入射角が大きいため、界面１９で全反射する。
【０００４】
以上のように、界面１９で反射する光線は、光線１７の一部分と光線１８全てである。界面１９で反射するこれらの光線は、凸部１３により散乱し、透明基板１４を透過して、その後、拡散板１５から出射する。
注目すべきことは、光線１８は最初は凸部１３に伝播しないが、界面１９で全反射して透明基板１４に戻った後、凸部１３により散乱する。従って、異なる進路で伝播しても、光線１７と光線１８は、凸部１３により散乱することが分かる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上で説明した公知のバックライト装置の拡散板１５と透明基板１４は、２つの分離した部品であり、バックライト装置の組み立ての際に、これら拡散板１５と透明基板１４を間隔をもって配置して組み立てる必要がある。したがって、ＬＣＤまたはスキャナー製造業者は、この２つの部品を業者から別々に購入し、工場で組み立てる必要がある。
【０００６】
本発明は、拡散板と基板とを前もって結合させたバックライト装置を提供することにより、ＬＣＤ及びスキャナー工場でバックライト装置の組み立て工程を簡略化することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のバックライト装置は、透明基板、複数の凸部、第１透明層、第２透明層及び光源とからなる。凸部は透明基板上に設置される。第１透明層は透明基板に取り付けられる。また、第１透明層の屈折率は透明基板より小さい。第２透明層は、第１透明層に取り付けられ、層内に粒子を備えている。光源は光線を放出する。光線は、凸部により散乱して、透明基板と第１透明層とを透過して、第２透明層内に入射し、第２透明層の粒子により散乱して、バックライト装置から出射する。
注目すべきことは、第２透明層は、公知の拡散板と同じ機能をしており、第１透明層を介して透明基板と結合していることである。これにより、ＬＣＤまたはスキャナー工場でのバックライト装置の組み立て工程が簡略化する。
【０００８】
また、本発明のバックライト装置は透明基板、複数の凸部、透明層及び光源とからなる。凸部は透明基板上に設置される。透明層の屈折率は透明基板より小さく、基板に取り付けられた第１表面と粗雑面である第２表面とを備えている。光源は光線を放出する。光線は複数の凸部により散乱し、透明基板を透過して透明層に入射し、第２表面により散乱して、バックライト装置から出射する。
注目すべきことは、透明層は透明基板に直接取り付けられ、透明層の第２表面は、公知の拡散板と同じ機能をしていることである。以上により、ＬＣＤ及びスキャナー工場におけるバックライトの組み立て工程が簡略化する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上述した本発明の目的、特徴、及び長所をより一層明瞭にするため、以下に本発明の好ましい実施の形態を挙げ、図を参照にしながらさらに詳しく説明する。上述のように、図２中の光線１８は、最初は凸部１３に伝播しないが、界面１９で全反射して透明基板１４に戻り、その後、凸部１３により散乱する。光線１７及び１８は、共に凸部１３により散乱する。これは、バックライト装置から放出される光線が均一であることを保証する。これにより、界面１９で光線１８の全反射を維持するのが重要である。全反射の条件は以下で示される。
【００１０】
図３で示されるように、光線は、異なる材料２１及び材料２２からなる２層に入射する。材料２１の屈折率はｎ１であるのに対し、材料２２の屈折率はｎ２である。光線の入射角はθ１である。光線の出射角はθ２である。スネルの法則に従うと、以下の式が得られる。
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２      （１）
ｓｉｎθ２＝ｎ１ｓｉｎθ１／ｎ２      （１′）
この式（１′）において、ｓｉｎθ２＜１のときに光線は全反射せずに材料２１と材料２２との界面を透過する。逆に言えば、この条件を満たさないときにのみ光線は材料２１と材料２２との界面で全反射する。すなわち、光線が全反射するのは、ｎ１ｓｉｎθ１／ｎ２≧１のときである。従って、
ｓｉｎθ１≧ｎ２／ｎ１      （２）
のときに全反射する。ここで、ｓｉｎθ１は常に１より小さいので、
ｎ１＞ｎ２      （３）
である。
従って光線はｎ１＞ｎ２の場合のみ全反射することが判る。一方で、ｎ２＞ｎ１の場合、式（１′）において、ｓｉｎθ２＜１の条件が必ず満たされるので全反射は起こり得ない。
【００１１】
本発明は、ＬＣＤ及びスキャナー工場におけるバックライト装置の組み立て工程を簡略化することを目的とする。上述の目的を達成するため、拡散板と基板は、ＬＣＤまたはスキャナー工場で、バックライト装置が組み立てられる前に、前もって結合される。拡散板と基板は上述の（３）の条件に従って結合されるため、透明基板１４から出射する前に、光線は確実に凸部１３により散乱する。これにより、バックライト装置から放出される光線が均一になる。図４で示されるように、本発明の第１実施例のバックライト装置は、管状ランプ３１、白色の反射板３２、透明基板３４、第１透明層３５及び第２透明層３６からなる。光線は、管状ランプ３１から放出され、透明基板３４と第１透明層３５とを透過して、その後、第２透明層３６から出射する。複数の凸部３３は、透明基板３４に設置されて、光線を散乱させる。第１透明層３５は、透明基板３４の下部に取り付けられ、屈折率が透明基板３４より小さいため、（３）の条件を満たす。第２透明層３６は、第１透明層３５の下部に取り付けられる。また、第２透明層３６は、透光性または不透光性の直径１０μｍ以下の極小の粒子を含み、光線を更に散乱させる公知の拡散板として機能する。極小の粒子は例えば、ＴｉＯ２またはＳｉＯ２で出来ている。
【００１２】
図５で示されるように、本発明の第２実施例のバックライト装置は、管状ランプ４１、白色の反射板４２、透明基板４４及び透明層４５からなる。光線は、管状ランプ４１から放出され、透明基板４４を透過して、その後、透明層４５から出射する。複数の凸部４３は透明基板４４に設置され、光線を散乱させる。透明層４５は、透明基板４４の下部に取り付けられ、屈折率が透明基板４４より小さいため、（３）の条件を満たす。また、透明層４５の下部表面はすりガラスのようにざらざらしている。透明層４５は、光線を散乱させる公知の拡散板として機能する。
【００１３】
最後に、本発明は、前もって拡散板と基板とを結合させ、ＬＣＤまたはスキャナー工場でのバックライト装置の組み立て工程を簡略化することを目的とする。拡散板３６の屈折率が透明基板３４より大きい時、第１具体例が採用される。第１透明層３５は、拡散板３６と透明基板３４との間に挟まれ、屈折率が、透明基板３４より小さいため、（３）の条件を満たす。一方で、拡散板の屈折率が透明基板より小さい時、第２具体例が採用され、拡散板４５は透明基板４４に直接取り付けられる。
【００１４】
図６は、本発明のバックライト装置を備えるスキャナーの図である。スキャナー７２は、ハウジング７４、透過原稿７８を走査するハウジング７４内に設置された走査モジュール７６、ハウジング７４に連接し、光線を提供するバックライト装置２０からなる。バックライト装置２０は、第１実施例及び第２実施例で開示されたものである。
【００１５】
図７は、本発明のバックライト装置を備える液晶ディスプレイの図である。液晶ディスプレイ８０は、管状ランプ８２、複数の反射板８４、８６、８８、モジュール２０’、１組の拡散板９０、偏光板９２及びＬＣＤパネル９４からなる。モジュール２０’は、第１実施例の透明基板３４と第１透明層３５及び第２透明層３６とが結合されたもの、または第２実施例の透明基板４４と透明層４５とが結合されたものである。管状ランプ８２は、光線を放出する。光線は、直接モジュール２０’に入射するか、または反射板８４、８６、８８により反射して、モジュール２０’に入射する。モジュール２０’は光線の分布を均一にし、拡散板９０は、光線の分布を更に均一にし、偏光板９２は光線の偏光を均一にする。ＬＣＤパネル９４は、複数の極小の液晶ユニットからなる。この液晶ユニットは光線を調整するのに用いられ、ＬＣＤパネル９４上で画像を映し出す。
【００１６】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、以上のように透明基板３４と拡散板に相当する第２透明層３６の間に、透明基板３４より屈折率の小さい材料で形成された第１透明層３５を設けるようにしたので、液晶ディスプレイやイメージスキャナーに組み込む前に、透明基板３４、第１透明層３５および第２透明層３６を１個の部品として組み立てることができるとゆう効果を有する。
また、透明基板４４より屈折率の小さい材料で形成された透明層４５の第２表面を粗雑面に形成した場合には、１枚の透明層４５を透明基板４４に取り付けるだけなので、部品点数の減少を図ることができ、よりいっそう組み立てが簡単になるとゆう効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶ディスプレイ及びスキャナー用の公知のバックライト装置の素子の配置図である。
【図２】公知のバックライト装置の透明基板内での光線の経路を示す図である。
【図３】光線の異なった材料への光線の入射方法を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例によるバックライト装置を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例によるバックライト装置を示す図である。
【図６】本発明のバックライト装置を備えるスキャナーを示す図である。
【図７】本発明のバックライト装置を備える液晶ディスプレイを示す図である。
【符号の説明】
１１、３１、４１、８２…管状ランプ、
１２、３２、４２、８４、８６、８８…反射板、
１３、３３、４３…凸部、１４、３４、４４…透明基板、
１５…拡散板、１６…導光板、１７、１８…光線、１９…界面、
２０…バックライト装置、２１、２２…各材料、
３５…第１透明層、３６…第２透明層、４５…透明層、
７２…スキャナー、７４…ハウジング、７６…走査モジュール、
７８…透過原稿、８０…液晶ディスプレイ、９０…拡散板、
９２…偏光板、９４…ＬＣＤパネル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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