JP2000235805A - バックライト装置およびその製造方法ならびに液晶表示装置 - Google Patents
バックライト装置およびその製造方法ならびに液晶表示装置Info
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Abstract
び色合いのバラツキを抑制する。 【解決手段】光源素子Lから側面4に入射される光を上
部表面2から射出する導光部3を有する導光体Tに、光
を射出する上部表面2の方向において光源素子Lを覆
い、光源素子Lにより照射される光を散乱させる光の散
乱材を含有する樹脂により形成された光散乱部5と、透
明樹脂材によって導光部3と一体に形成され光散乱部5
を支持する支持部6とを設け、光散乱部5および支持部
6が形成する部分を、側面4に対して略直角に延出させ
る。
Description
およびその製造方法に関する。特に、本発明は、液晶表
示装置等に好適に用いられるエッジライト型のバックラ
イト装置およびこのバックライト装置を備える液晶表示
装置に関する。
つの体系として、導光体の側端面に沿って配置された細
管状の光源素子(例えば冷陰極管)から導光体内部に導
入された光を導光体の一方の面から出射させるようにし
たものが一般に知られている。このようなバックライト
装置においては、光源素子と導光体とが垂直方向に重な
り合わずに配置されているので、バックライト装置の厚
み方向のサイズを小さくすることができる。しかしなが
ら、このようなバックライト装置では、導光体の外側に
光源素子を配置するためのスペースがバックライト装置
に必要となり、液晶表示装置において有効表示領域以外
のデッドスペースが生じる原因となる。現在、特に、車
載用液晶表示装置やモバイル端末用液晶表示装置などに
おいては、表示領域の大型化とモジュールのコンパクト
化に対するニーズが強まっている。
示す構成を有するバックライト装置が、コンパクト化さ
れたバックライト装置として開示されている。この図に
示す液晶表示装置100は、液晶パネル110と、液晶
パネル110の下方に配置されたバックライト装置12
0とを有している。バックライト装置120は、導光体
121の両側の端部121aの下方側を切り欠く形状で
形成された光源素子収容部122を有し、光源素子収容
部122内に光源素子Lが配置されている。導光体12
1の側面および下面にはケーシング123が設けられ、
導光体121の上面と液晶パネル110との間には、光
の拡散板124およびプリズムシート125が設けられ
ている。
子収容部122の端部121aの光源素子収容部122
上面における透明樹脂中に異屈折率粒子材料を混入して
形成された導光体121の肉薄側部分126には、光量
調整フィルタ手段127が設けられている。光量調整フ
ィルタ手段127を導光体121の肉薄側部分126に
設けることによって、バックライト装置120の輝度む
らと色合いむらを同時に解消することができたとされて
いる。
記〜の構成が開示されている。厚さ188ミクロ
ンの反射用PETフイルムに直径0.2mm以下の孔を
直接形成し、開口率を12%とする。厚さ75ミクロ
ンの反射用PETフィルムに光源素子の直上部にのみ白
色インクのドット印刷を施す。厚さ100ミクロンの
透過PETフィルムの片面にアルミ膜をドット状に蒸着
し開口率を約12%とする。または、厚さ100ミク
ロンの透過PETフィルムの両面にアルミ膜をドット状
に蒸着し開口率を約10%とする。
9−5742号公報に開示されている上記のような方法
では、例えば、ドット印刷の場合には、シルク版の消耗
(現在1万ショットでシルク版交換)による印刷むらや
インク濃度ズレにより輝度および色合いのバラツキが発
生するといったバックライト装置の生産時の問題があ
る。また、アルミ膜の蒸着の場合は、蒸着用マスクの劣
化によるドット形状の変化や蒸着アルミ膜の酸化による
色度シフトやPETシートヘの密着不足による膜剥がれ
が引き起こされるという問題がある。
するためのドット印刷装置、真空蒸着装置および蒸着用
治具等の装置等の費用が必要であり、また、これらの装
置の消耗や製品検査にも非常に高額な費用がかかる。さ
らに、導光体121の肉薄側部分126への光量調整フ
ィルタ手段127の配置を考慮すると、組立費、部材不
良や組立不良等の組立中の欠損、検査費などがコストに
反映され、深刻なコスト問題が発生する。
は、図13(a)に示すように、導光体130の延長部
130aの内側面130bに、光の透過率を調整すると
共に光の拡散作用を有する透過調整部131が設けられ
た導光体130が開示されている。特開平8−1665
13号公報において、導光体130の延長部130aの
光源L側の内側面130bは、導光体130に向かうに
連れて光源素子Lの発光曲のカーブに沿うように曲面状
に形成されており、このことにより、光源素子Lから発
せられて透過調整部131を透過する光の直進性を確保
することができると説明している。
公報に示される(図13(a)参照)導光体130で
は、光源素子Lから発せられた光が白色プラスチックで
形成された透過調整部131の曲面部分により導光体1
30内に広い角度範囲で光線となって散乱される。この
ため、導光体130では、図14に示すように、透過調
整部131の曲面部分で散乱されて導光体130の上部
表面に到達した光線のなかには、導光体130の上部表
面に対する入射角度が鋭角である光線が存在する。
0、導光体130の屈折率nDを1.5としたときにス
ネルの法則による式、 θc=sin-1 n/nD により求められる臨界角(θc)である約42度よりも
大きい場合には、その光線のすべてが導光体130の上
部表面で反射されて導光体130の内部に向かう。しか
し、入射角が臨界角(θc)よりも小さい光線は、その
一部は導光体130の上部表面で反射されて導光体13
0内に向かうが、残りの光線は導光体130の上部表面
で直進もしくは屈折して導光体130の外に直接的に飛
び出し、輝線132となる。この輝線132のために、
導光体130の上部表面の透過調整部131の曲面付近
とそれ以外の部分とでは、光の量や方向性が異なってく
る。
図15に示すように、透過調整部131の平坦な部分か
ら曲面部分の付近になると透過調整部131から直接的
に飛び出す輝線132(図14)によって、一旦、輝度
が高くなり、導光体130の中央側に進むと上部表面で
全反射が起こるために輝度が低くなる。また、導光体1
30の上部表面を観察した場合に、輝度がピークとなる
観察角度も透過調整部131の平坦な部分と曲面の部分
の付近とでは異なる。図16(a)および(b)に示す
ように、透過調整部131が平坦な位置Aでは、導光体
130の上部表面を垂直に観察する時に輝度がピークと
なるのに対し、透過調整部131の曲面部分の付近の位
置Bでは、光源素子L方向を導光体130の中央側から
観察した場合、つまり、観察角度が輝線132(図1
4)の進路に一致する場合に輝度がピークとなる。
30および光源素子Lを用いたバックライト装置を液晶
表示装置に適用した場合には、液晶表示装置の中央側か
ら電源素子Lが配されているエッジ付近を観察すると、
輝度のバラツキが光源素子Lに沿って生じる。
素子Lの上部を覆っており、導光体130の長手方向に
直接的に入射すべき光線までが透過調整部131により
拡散されるので、光源素子Lからの光の利用効率が低下
して導光体130の上部表面の輝度が全体的に低下す
る。透過調整部131に設けられた曲面部分が光源素子
Lの上部を覆っているために起きる輝度の低下の程度、
および、この問題が解消された場合に得られる輝度につ
いて図17(a)および(b)を用いて説明する。
せられる光の輝度を低下させることなく導光体130の
長手方向に直接的に入射させることができる導光体13
0の幅方向の長さを有効光導入断面長さD1とし、光源
素子Lから発せられる光が透過調整部131において拡
散されて輝度が低下させられる導光体130の部分の幅
方向の長さを準有効光導入断面長さD2として示してい
る。また、準有効光導入断面長さD2の範囲における光
の輝度の低下がないと仮定した場合に、光源素子Lから
発せられる光の輝度を低下させることなく導光体130
の中に入射させることができる導光体130の幅方向の
長さを有効光導入断面長さD0として示している。
130の上部表面の輝度は、光源素子Lの直径に対する
有効導入断面長さによって一義的に決定される。図17
(b)は、この導光体130の上部表面の輝度と光源素
子Lの直径に対する有効導入断面長さとの関係を表すグ
ラフである。グラフの縦軸は、導光体130の表面の輝
度の相対値を示しており、有効光導入断面長さと光源素
子の直径とが一致した場合の導光体130の表面の輝度
を100%としている。グラフの横軸には、光源素子の
直径に対する有効光導入断面長さの割合を示している。
導光体130の表面の輝度を求める場合は、準有効光導
入断面長さを有効光導入断面長さに換算してこのグラフ
に適用する。
輝度を求める。導光体130では、白色プラスチックで
構成される透過調整部131は光源素子Lからの光の導
光体130への導入の妨げとなっており、準有効光導入
断面長さD2部分から導入される単位長さの光の量は、
有効光導入断面長さD1部分の50%に満たないと推測
される。有効光導入断面長さD1と準有効光導入断面長
さD2とは等しく15mmであり、準有効光導入断面長
さD2部分から導入される光の量が有効光導入断面長さ
D1部分の50%であるとすると、導光体130の有効
光導入断面長さは約2.3mmとなる。光源素子Lの直
径が2.4mmだとすると、有効光導入断面長さ/光源
素子直径は0.96となり、導光体130の表面の輝度
はグラフより約95%と求まる。一方、透過調整部13
1による導光体130への光の導入の妨げがない場合に
は、光の輝度を低下させることなく導光体130の中を
長手方向に直接的に入射させることができる導光体13
0の幅方向の長さは有効光導入断面長さD0となり、3
0mmである。このとき有効光導入断面長さ/光源素子
直径は1.25となり、導光体130の表面の輝度はグ
ラフより約120%となる。
度の低下を解消することにより、導光体130の表面の
輝度は20%以上改善される。
素子Lの周辺に現れる輝度のバラツキおよび導光体13
0の輝度の低下という課題を有している。
には熱変形温度が約95度のアクリル樹脂が使用されて
おり、光源素子の電極周辺部分は約100度にまで上昇
するので、導光体を構成する樹脂材がその熱に耐えられ
ずに塑性変形を生じ、バックライト装置のフレーム部周
辺の光漏れや光学シートの位置ズレなどが起きる可能性
がある。
たものであり、量産性に優れ、輝度および色合いのバラ
ツキが抑制されたバックライト装置およびその製造方法
ならびにそのようなバックライト装置を備える液晶表示
装置を提供することを目的とする。
置は、側面から入射される光を一方の表面から出射する
ように透明樹脂材によって平板状に構成された導光部を
有する導光体と、前記導光部の側面に光を照射するよう
に前記導光部の側面に対向して配置された光源素子とを
備えるバックライト装置であって、前記導光体には、前
記導光部から出射される光の方向において、前記光源素
子を覆うと共に、前記光源素子により照射される光を散
乱させる樹脂製の光散乱部が前記導光部の側面に対して
略直角に延出して設けられている。このことにより、上
述の課題が解決される。
て係合する構造にしてもよい。
ように前記透明樹脂材によって一体的に設けられた支持
部にて支持されるようにしてもよい。
前記導光部を形成する前記透明樹脂材の耐熱性よりも高
いようにしてもよい。
で約2〜約5%の光の散乱材を含有するようにしてもよ
い。
おける全光線透過率Tとの関係が式10.1×EXP
(−1.406t)≦T≦56.3×EXP(−1.5
69t)で表されるようにしてもよい。
とこの透明樹脂材とは異なる樹脂材とを射出成形するこ
とにより一体に成形されるようにしてもよい。
収縮率と、前記導光部を形成する透明樹脂材の成形後の
収縮率とが異なるようにしてもよい。
収縮率と、前記導光部を形成する透明樹脂材の成形後の
収縮率との差から生じる圧縮応力により、前記光散乱部
が前記導光部を保持するように前記光散乱部と前記導光
部とが配置されるようにしてもよい。
部の側面には、該側面と前記光散乱部とが前記略直角を
なす角部分を保持するリブが設けられるようにしてもよ
い。
てもよい。
の設置間隔が、3〜50mmであるようにしてもよい。
する前記一方の表面上に少なくとも一枚の光の拡散板を
備えるようにしてもよい。
が小さい第2の拡散板を備えるようにしてもよい。
のバックライト装置から出射される光が液晶パネルに照
射されるようになっている。このことにより、上述の課
題が達成される。
1に記載のバックライト装置の製造方法であって、前記
導光部を透明樹脂材を射出成形して成形する導光部形成
工程と、前記光散乱部を光の散乱材を含有させた樹脂材
を射出成形して前記導光部と一体に成形する光散乱部形
成工程と、前記光散乱部および前記導光部の側面にそれ
ぞれ対向するように前記光源素子を配置する工程とを含
んでいる。このことにより、上述の課題が達成される。
造工程において、前記導光部と前記光散乱部とが互いに
係合する係合部がそれぞれ形成されるようにしてもよ
い。
の側面に該側面とと前記光散乱部とが前記略直角をなす
角部分を保持するリブが形成されるようにしてもよい。
置の構成図である。この図に示すように、本発明のバッ
クライト装置1は、側面から入射される光を上部表面2
から射出する透明樹脂製によって平板状に構成された導
光部3を有する導光体Tと、導光体Tの側面4側から導
光体Tに向けて光を照射する光源素子Lとを備えてい
る。光源素子Lとしては、極細冷陰極管が適用できる。
向において光源素子Lを覆って、光源素子Lにより照射
される光を散乱させる光の散乱材を含有する樹脂により
形成された光散乱部5と、透明樹脂材によって導光部3
と一体に形成され光散乱部5を支持する支持部6とを有
しており、光散乱部5および支持部6は、側面4から略
直角に延出している。側面4からの光散乱部5および支
持部6の延出長さは4mm程度で有ることが好ましい。
囲を指し、側面4と光散乱部5および支持部6が形成す
るコーナーの角度がこの範囲であれば光散乱部5および
支持部6に入射する光の進路に与える影響が少ない。ま
た、本発明のバックライト装置1は、導光部3および支
持部6ならびに光散乱部5を樹脂材を金型に対して射出
成型することによって形成するが、射出成形後に金型か
ら導光体を抜き出しやすくするためには、側面4と光散
乱部5および支持部6が形成するコーナーの角度が約8
5度〜約88度の範囲であることが望ましい。
液晶表示装置の断面構成図である。液晶表示装置20に
含まれるバックライト装置1は、必要に応じて、光源素
子Lからの光が射出する導光体Tの上面側に、光を拡散
する拡散シート11、12および、拡散シート11、1
2の間に配されるプリズムシート13、ならびに、光源
素子Lおよび導光体Tの上面以外の部分を覆う反射シー
ト14を備える。
130ミクロンのPET(ポリエチレンテレフタレー
ト)製のシートの両面に拡散粒子コーティングを施した
ものが好ましい。プリズムシート13の厚さは約170
ミクロンで、頂角が90度であることが望ましい。反射
シート14としては、厚さが約188ミクロンで発泡P
ETにより形成されたものが好ましい。
と導光体Tの上面側に配置される液晶パネル15とに加
え、必要に応じて、光源素子Lおよび導光体Tの上面以
外の部分を反射シート14とともに収容するケーシング
16と、ケーシング16の外側に設けられ液晶パネル1
5、拡散シート11、12、プリズムシート13および
バックライト装置1を保持するフレーム17と、フレー
ム17の外側にさらに設けられる上ベゼル18とを備え
る。
アルミ製であることが好ましい。フレーム16は、導電
性樹脂性で、上ベゼル18は、ステンレス製であること
が好ましい。
は、旭化成製のクリアアクリル材であるデルペット80
N導光体グレードを用いる。光散乱部5の樹脂材には、
ポリカーボネイトに散乱材としてパウダー状の酸化チタ
ンを添加した三菱エンジニアリングプラスチック製のユ
ーピロンHPR3000あるいはHPR3500の非ハ
ロゲン難燃反射グレード(以下、「反射グレード」と呼
ぶ)とユーピロンのクリアグレード(以下、単に「クリ
アグレード」と呼ぶ)との混合物である混合ポリカーボ
ネイトを用いる。
クリアグレードとを混合した混合ポリカーボネイトを用
いるのは、樹脂形成のために必要な構造的な厚み制限と
樹脂材の光散乱部5としての全光線透過性の確保という
2つの対立条件に折り合いを付けるためである。
は、最低限約0.5mmの厚さtが必要である。反射グ
レード内に散乱材として含有される酸化チタンの量は、
材料メーカ側で決められているため、反射グレードにお
ける光の透過性は反射グレードで形成される部材の厚み
によって決まる。このため、樹脂として成形するために
最低限必要な約0.5mmの厚さt以上において、光散
乱部5として必要な全光線透過率が得られない場合が考
えられる。
持部6の種々の形態を示しており、図3(a)に示す導
光体Tの導光部3は、導光部3から延出するようにクリ
アアクリル材によって一体に設けられた支持部6までが
液晶表示装置の有効表示領域である。支持部6の外側端
縁および下部に設けられた光散乱部5は、その厚みtが
0.55mmに形成されている。なお、光散乱部5の支
持部6の外側端縁に連続する部分の厚みは、構造安定上
最低限必要な厚みとなっている。また、支持部6におい
て、異なる材料の導光部3のクリアアクリル材と光散乱
部5のポリカーボネイトが広い面積をもって接触するこ
とにより、構造上の安定が得られている。
散乱部5について、厚さと光散乱部5の全光線透過率の
関係を示すグラフである。このグラフ中に●−●線aで
示すように、光散乱部5が反射グレードのみで構成され
ている場合には、厚さtが0.55mmの光散乱部5の
全光線透過率は約2%であり、光源素子Lからの光はほ
とんど支持部6側に届かない。光散乱部5から透過する
光が約2%では、液晶表示装置の有効表示領域の外縁周
辺の輝度が低くなり過ぎ、導光部3全体の輝度を均一に
するという当初の目的が達成されない。
mm以上という条件を満たしつつ、光散乱部5の全光線
透過率を高くするためには、光散乱部5を形成する樹脂
材に含まれる散乱材としての酸化チタンの含有率を低く
しなければならない。しかし、上述のように市販されて
いる反射グレードの酸化チタンの含有率は一定である。
そこで、反射グレードにクリアグレードを混合して光散
乱部5を形成する樹脂材に含まれる酸化チタンの含有率
を低くすることを考えた。
を様々に代えた結果、反射グレードとクリアグレードと
を混合させて作成されるポリカーボネイト内に含まれる
酸化チタンの量を重量比で約3.5%としたときに、最
もよい導光部3全体の輝度の均一性が得られた。ポリカ
ーボネイト内に重量比で約3.5%の酸化チタンを含む
混合ポリカーボネイトで構成された光散乱部5の厚さと
全光透過率の関係を図4のグラフ中に黒四角−黒四角線
bで示す。この図に示すように、混合ポリカーボネイト
の厚さtが0.55mmにおける全光透過率は約10%
であった。
重量比で約3.5%であったが、液晶表示装置の表示品
質として許容できる結果が得られるのは、酸化チタンの
含有量が重量比で約2%から約5%までの範囲である。
散乱材としての酸化チタンの含有量が2%以下であると
光散乱部5から導光部3への透過光が強くて光源素子L
の周辺が明るくなり過ぎ、輝線が発生する。逆に、酸化
チタンの含有量が5%以上であると光散乱部5から導光
部3への透過光が弱くて光源素子Lの周辺が暗くなり過
ぎ、黒線が発生する。
ードとを混合して散乱材の含有率が重量比で約3.5%
の混合ポリカーボネイトを製造するに際しては以下のよ
うな点に注意が必要となる。
加量には10%程度の誤差が含まれることが想定され
る。また、反射グレードの製造過程における熱膨張およ
び収縮のために、反射グレード内に含まれる散乱材のか
たよりが10%程度あると想定され、混合前の反射グレ
ードには散乱材についての誤差が±20%程度含まれ
る。さらに、反射グレードとクリアグレードとの異なる
2つの材料を混合する場合には、±20%程度の配合ば
らつきが見込まれる。
ドとを混合して得られる混合ポリカーボネイトには散乱
材に関して64%(80%×80%)から144%(1
20%×120%)程度の製造上のばらつきが見込まれ
る。なお、異なる2つの材料を混合せずに所望とする散
乱材の添加材が得られる場合には、±20%(120%
から80%)程度のばらつきが含まれる。
上において重量比で約3.5%となるように反射グレー
ドとクリアグレードを混合する場合にも実際に混合ポリ
カーボネイト全体に含有される散乱材の量や、混合ポリ
カーボネイトの各箇所に含まれる散乱材の量には誤差が
生じる。
る好ましい光散乱部5の理論上の厚さtmmと全光透過
率T%との関係を示す図4中の黒四角−黒四角線bは
式、 T = 23×EXP(−1.466t) で表される。これに対し、実際に市販の反射グレードと
クリアグレードとを混合して散乱材の含有率が重量比で
3.5%の光散乱部5を製造する場合には、上述のよう
に68%から144%程度の散乱材のばらつきが見込ま
れる。この誤差を式、 T = 23×EXP(−1.466t) に対して反映させると、 10.1×EXP(−1.406t)≦T≦56.3×
EXP(−1.569t) となる。この式によって、実際に市販の反射グレードと
クリアグレードとを混合して得られる導光部3全体の輝
度を最も最適に均一化できる光散乱部5の厚さtmmと
全光透過率T%との関係が表される。これをグラフに表
すと、図4中の実線cおよび破線dにより上限および下
限が定められる範囲となり、製造上実際に得られる最適
な光散乱部5においては、この範囲内の厚さtと全光透
過率Tとの関係が保持される。なお、図4中に実線cお
よび破線dにより与えられる光散乱部5の厚さtと全光
透過率Tとの関係の最適な範囲は、図3(a)に示す導
光体Tの構造に限らず図3(b)〜(f)に示すいずれ
の導光体Tの構造に対しても適用できる。
トは、導光部3を構成するクリアアクリル材よりも荷重
たわみ温度が約30度高く、耐熱温度もクリアアクリル
材が約90度であるのに対し、混合ポリカーボネイトは
120度であり耐熱性にも優れている。このため光源素
子Lが発する熱により導光体Tが高温になっても混合ポ
リカーボネイトが熱により変形することがないので構造
的にも光学的にも性能が維持できる。
乱材を含有する樹脂材料から形成されているので、安価
で量産性の高いバックライト装置を提供することができ
る。
成する樹脂として混合ポリカーボネイトを用いている
が、日本ゼオン社製のゼオネックス系樹脂(熱変形温度
約110度)などの別の材料を用いて構成してもよい。
導光体Tを構成する樹脂材の選択は、導光体Tの構造安
定性を向上させる上で非常に重要である。
樹脂材を、導光部3を構成する樹脂材よりも射出成形後
の収縮率が大きい材料で形成すると、射出成形した後に
導光部3の周縁に形成された収縮率の大きい光散乱部5
が導光部3を挟み込んで保持する圧縮応力が生じて導光
体Tの構造が安定する。なお、本実施例において、導光
部3と光散乱部5とを、樹脂が完全に冷えない内に成形
するので、導光部3と光散乱部5との成型の順序は圧縮
応力による導光体Tの構造の安定化にはほとんど影響を
与えない。
縮率は、混合ポリカーボネイトにより構成される導光体
Tの光散乱部5が約6/1000〜約7/1000であ
り、クリアアクリル材により構成される導光体Tの導光
部3が約3/1000であり、光散乱部5の射出形成後
の収縮率は導光部3のそれよりも大きくなっている。
状に形成し、下部表面19での光散乱により輝度を均一
にする機能をもたせている。
用できる。その例として、光源素子Lの形状別に、導光
体Tの2つの短辺と1つの長辺の側面4に沿って光源素
子Lが設けられた縦コの字光源素子タイプ、導光体Tの
1つの短辺と2つの長辺の側面4に沿って光源素子Lが
設けられた横コの字光源素子タイプ、導光体Tの1つの
長辺の側面4に沿って光源素子Lが設けられた長辺一灯
タイプとして、それぞれの概略を図5から図7に示す。
これらの図には、それぞれの光源素子Lの形状毎に好適
な光散乱部5の形状を示している。縦コの字光源素子タ
イプおよび横コの字光源素子タイプの場合は、図5およ
び図6に示すように、ポリカーボネイトによる光散乱部
5がクリアアクリル材による導光部3の3辺を囲むコの
字形状に構成されているために、光散乱部5、導光部
3、光源素子Lのそれぞれの構造が安定する。しかし、
長辺一灯タイプの場合には光散乱部5が導光部3の1辺
にしか存在しないので、光散乱部5、導光部3、光源素
子Lの構造が安定しにくい。そこで、本発明の実施の形
態における長辺一灯タイプは、図7に示すように、光散
乱部5の両端を導光部3および光源素子Lに対してL字
形状に立ち上げて接触面の拡張し、かつ、立体的構造に
することにより構造の安定化を図っている。
に大きく収縮するので、混合ポリカーボネイトにより構
成される光散乱部5は射出成形後の収縮による大きな圧
縮応力が導光部3に加わっている。このことにより、上
述の光散乱部5の形状に基づく構造の安定化に加えて、
圧縮応力によっても構造の安定化が図られ、振動耐久性
や衝撃耐久性が大幅に向上する。
面積の大きなバックライト装置を製造する場合には、導
光部3の周縁に配する光散乱部5を分割して、光散乱部
5により生じる圧縮応力を分散する構造としてもよい。
光体Tの製造方法を以下に説明する。
る。次に、光散乱部5を成形するために、光散乱部5に
相当する部分の金型を取り換え、光散乱部5を導光部3
から材料をかえて射出成形する。なお、光散乱部5を導
光部3の形成前に作製してもよい。
された本発明の導光体Tは、従来の射出成形技術の範囲
内で行えるため、製品の寸法や光学特性が長期にわたり
保たれ、量産時の不安定性は解消される。
本発明の導光体Tは、上述の従来の光量調整フィルタ手
段を備える導光体のように、光量調整フィルタ手段を作
製するためのドット印刷装置や消耗費、製品検査費、真
空蒸着装置および蒸着用治具等を必要とせず、光量調整
フィルタ手段を導光体の所定の位置に配置するための組
立費や仕掛損および検査費などが必要ないので大幅にコ
ストを低減することができる。
外に発生するコスト要因としては、光散乱部5の作製の
ための専用の金型費、散乱材入り樹脂注入シリンダー設
備および散乱材入り樹脂材料費である。一般の2色射出
成形装置は、しばしば樹脂注入シリンダーがマルチとな
っており、上記のように散乱材樹脂注入専用シリンダー
設備を別途作製する必要がない。さらに、散乱材入り樹
脂は広く一般に用いられている典型的な材料であり、非
常に安価で、材料によってはむしろ透明樹脂よりも安価
である。従って、散乱材入り樹脂材料を用いることによ
るコストアップも極めて微細である。
度分布の均一化、色合いの均一化、広い配向性の確保、
および高輝度の保持のために、プリズムシート13を光
の透過方向に挟んで配置される拡散シート11および拡
散シート12(図2参照)の選択は重要である。なお、
プリズムシート13としては、3M社製のBEFが適用
できる。
リル材と光散乱部5を構成する混合ポリカーボネイトと
は、図8に示すように透過させる光の波長(透過スペク
トル)に違いがある。このため、混合ポリカーボネイト
に含まれる散乱材の含有率を変更して導光体Tの支持部
6を含む上部表面の輝度が均一になるように調整した場
合にも、色度が異なるという現象が起きる。この色度の
違いは液晶表示装置20の液晶パネル15の色合の違い
として現れる。
拡散シート11を用いて解消する。拡散シート11の濁
度(ヘイズ)を大きくすると、光の透過率が低くなり拡
散シート11によって拡散される光が増大する。
る拡散された光の光量を示しており、ヘイズが大きい材
料は濁度が大きい材料、すなわち、より白い材料であ
り、ヘイズが小さい材料は、濁度が小さい材料を示し、
例えば透明なガラスに近いことを意味している。
くなるということは、拡散シート11に入射した後に透
過および拡散されてプリズムシート13に到達する光の
光学距離が増大することを意味する。従って、光散乱部
5を透過した色度の異なる光は拡散シート11で拡散さ
れることによって増大した光学距離の距離分だけより離
れた場所まで進んでより拡散されるので色度の違いが解
消される。
能なヘイズの大きい拡散シート11としては、ツジデン
社製でヘイズが約78%のD121、ヘイズが約79%
のD118、ヘイズが約81%のD114、ヘイズが約
82%のD123などが適用できる。なお、ヘイズの測
定には日本電飾工業社製のモデル番号1001DPを使
用している。拡散シート11としてヘイズが約82%の
D120を用いた場合と、ヘイズが約77%のD120
を用いた場合に液晶パネル15に照射される光の色度の
分布を図9の(a)、(b)にそれぞれ示す。なお、プ
リズムシート13の上面に設けた拡散シート12として
は液晶パネル15に照射される光の輝度を低下させない
ようにヘイズが約77%のD120を使用している。
2表面の光源素子Lからバックライト装置中央方向の距
離を表し、縦軸は色度を表している。また、実線xおよ
び破線yは、色度図を図示する二次元直交座標系におけ
るx軸値およびy軸値を表している。
のヘイズが小さい場合には、光散乱材5と導光体3との
境界において、輝度、色度ともに急激に変化している
が、拡散シート11のヘイズが大きい場合には、図9
(a)に示すように、輝度、色度が緩やかに変化するよ
うに調整されている。
が強く、導光体Tの光散乱部5の輝度むらを抑制するこ
とができる。また、ヘイズの大きい拡散シートで強度に
拡散された光は、プリズムシートとの相性がよく、プリ
ズムシートによって正面輝度をより上昇させることがで
きる。プリズムシートで上げた輝度を低下させないよう
にして、プリズムシートの斜め視角からのぎらつきを抑
えるには、ヘイズの小さい拡散シートを用いることが好
ましい。従って、上述のように導光体Tの第1の拡散シ
ート11の上部に、ヘイズのより小さい第2の拡散シー
ト12を設けることによって、導光体Tの光散乱部5の
輝度むらを抑制し、さらにプリズムシート13の斜め視
角からのぎらつきを抑えることができる。
体Tは、図13(b)に示すように、光源素子Lの上部
に側面7から略直角に延出する光散乱部5および支持部
6が形成されているので、光源素子Lから発せられる光
は光散乱部5によって散乱される。このために、図13
(a)に示す上述の特開平8−166513号公報の導
光体130から射出されるような輝線132が本発明の
導光体Tから発生することがないので、光源素子Lから
の光が導光体Tの上面2から直接的に出射することがな
く、光源素子Lからの直射光30を減衰させることなし
に、高輝度のまま導光体Tに導入することができる。ま
た、本発明によると、導光体Tの光散乱部5を構成する
ポリカーボネイトなどの樹脂材に散乱材として酸化チタ
ンを適度な量だけ添加することにより、輝度分布の均一
化を図ることができる。
1を備える本発明の液晶表示装置20の輝度分布の測定
を行った。周囲温度約25℃において、インバータには
ハリソン社製HIU−288を使用して、光源素子Lと
しての極細冷陰極管に6.5mArmsの電流を流し、
蛍光管の点灯15分後に測定を行った。
0cd/m2、液晶パネル周辺部が375cd/m2であ
り、理想的であった。また、液晶パネル上の色度も中央
部がx=0.313、y=0.329であるのに対し
て、周辺部色度はx=0.314、y=0.330とや
や大きくなっているものの、モジュール色度スペックの
範囲内であり、目視観察でも色合の変化は認識されなか
った。
種類の導光体Tの断面図を示す。なお、本発明の導光体
Tは、図3(a)〜(f)に示す形状以外の形状にも適
用可能であり、導光体Tの形状は上記図面に示される形
状に限定されない。
の導光部3の支持部6と光散乱部5とが噛み合わせ構造
となるように形成されていれば、導光部3の構造を強固
にすることができる。
から略直角に延出する部分の下面の直接光源素子と面す
るように光散乱部5が設けられている。図3(b)の導
光体Tにおいては、側面4から略直角に延出する部分の
上面に光散乱部5が設けられている。図3(c)〜
(f)の導光体Tにおいては、側面4から略直角に延出
する部分のほぼ全体が光散乱部5で形成されており、光
散乱部5は側面4に設けられた支持部6と噛み合わさる
構造となっている。
よると、光源素子Lからの光は、光源素子L直上の光散
乱部5により適度に光散乱され、輝度が低下される。こ
のことにより、導光部3内での光の輝度を均一化させる
ことができる。
光部3を光散乱部5よりも先に製造することが好まし
い。体積の大きい導光部3を先に作製する方が、製造コ
ストを低下させることができるからである。
面4と側面4から延出する光散乱部5が成す略直角の部
分を保持するように、側面4に複数のリブ40を設ける
ようにしてもよい。リブ40は、導光体Tの導光部3と
同じアクリル樹脂にて、導光体Tの下部表面19側から
上部表面2側に進むに連れて次第に厚みが増すように形
成する。リブ40の寸法は、導光体Tの下部表面19側
から上部表面2側までの高さが約3.5mm、下部表面
19側の厚みが約1mm、上部表面2側の厚みが約1.
5mmであることが望ましく、隣接するリブ40間の間
隔は約3mmから約50mm程度であることが好まし
い。さらに、図5および図6に示したような、コの字型
の光源素子Lを使用する場合には、図11に示すように
光源素子Lによって導光体Tに光が照射されるすべての
側面4にリブ40を設けることが好ましい。図11に示
す例においては、リブ40は、3つの側面4に合計10
本形成されることになる。
熱により約100度まで上昇するが、リブ40を形成す
るアクリル樹脂の熱変形温度は約90度であるので、リ
ブ40の変形および黄変等を避けるために、リブ40と
光源素子Lとの間に空気層による断熱層を設けることが
好ましい。
成されるので、光源素子Lからの光がリブ40によって
散乱あるいは吸収されることがない。従って、リブ40
を設けることによる輝度の低下が起こることがない。
リブ用の切り込み加工を設けることで、透明樹脂を射出
することによって導光部3と同じ工程で成形し、その後
に、散乱材が添加された樹脂を射出して光散乱部5を形
成することで、リブ40が設けられた導光体Tが作製で
きる。
3にリブ40を作製することによって、導光部3の側面
4と側面4から延出する光散乱部5が成す略直角部分を
リブ40によって支持することができ、装置の構造的安
定化および耐衝撃性を向上させることができる。
射出成形を行う装置以外の特別な装置を必要としないの
で量産性に優れ低コストで、輝度および色合いのバラツ
キが抑制され、耐熱性を有するバックライト装置および
その製造方法ならびにそのようなバックライト装置を有
する液晶表示装置を提供することができる。
部3にリブ40を設けることによって、装置の安定化お
よび装置の耐衝撃性を向上させることができる。
表示装置、モバイル端末用液晶表示装置、アミューズメ
ント用液晶表示装置、AV用液晶表示装置、FA用液晶
表示装置等に好適に用いられる。
ンパクト化を両立することができる。
置の断面図。
乱部の構成例示す断面図。
の関係を表すグラフで、●−●線(a)は、反射グレー
ドにより構成した光散乱部について示すグラフで、黒四
角−黒四角線(b)は、散乱材の含有量が理想的な混合
ポリカーボネイトにより構成した光散乱部について示す
グラフで、実線(c)および破線(d)は、散乱材の含
有量が理想的な混合ポリカーボネイトの製造上にて発生
する誤差を考慮した場合の上限および下限を示すグラ
フ。
6面図。
6面図。
の光透過スペクトルを示すグラフ。
び色度を示すグラフで、(a)は、導光体とプリズムシ
ート(BEF)との間に配置する拡散シートのヘイズが
大きい場合のグラフ、(b)は、導光体とプリズムシー
ト(BEF)との間に配置する拡散シートのヘイズが小
さい場合のグラフ。
斜視図。
子タイプのバックライト装置に用いられる導光体の斜視
図。
図で、(a)は、従来の導光体に発生する輝線を含む光
線の図、(b)は、本発明の導光体の光線の図。
に発生する輝線を説明する図。
における輝度のばらつきを示す図。
における観察角度と輝度のピークとの関係を表す図で、
(a)は、導光体表面の観測位置を示す図、(b)は、
観測位置Aおよび観測位置Bのそれぞれにおける観察角
度の輝度のピークの違いを示すグラフ。
を示す図で、(a)は、有効光導入断面長さおよび準有
効光導入断面長さを示す図、(b)は、導光体の表面の
輝度と光源素子の直径に対する有効光導入断面長さとの
関係を示すグラフ。
Claims (18)
- 【請求項1】 側面から入射される光を一方の表面から
出射するように透明樹脂材によって平板状に構成された
導光部を有する導光体と、前記導光部の側面に光を照射
するように前記導光部の側面に対向して配置された光源
素子とを備えるバックライト装置であって、 前記導光体には、前記導光部から出射される光の方向に
おいて、前記光源素子を覆うと共に、前記光源素子によ
り照射される光を散乱させる樹脂製の光散乱部が前記導
光部の側面に対して略直角に延出して設けられているこ
とを特徴とするバックライト装置。 - 【請求項2】 前記光散乱部は、前記導光部の側面に対
して係合する構造となっ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】 前記光散乱部は、前記導光部から延出す
るように前記透明樹脂材によって一体的に設けられた支
持部にて支持され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4】 前記光散乱部を形成する樹脂材の耐熱性
が前記導光部を形成する前記透明樹脂材の耐熱性よりも
高くなっ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】 前記光散乱部を形成する樹脂材は、重量
比で約2〜約5%の光の散乱材を含有していることを特
徴とする請求項1に記載のバックライト装置。 - 【請求項6】 前記光散乱部の厚みtと、前記光散乱部
における全光線透過率Tとの関係が式 10.1×EXP(−1.406t)≦T≦56.3×
EXP(−1.569t) で表され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7】 前記光散乱部と前記導光部とが透明樹脂
材とこの透明樹脂材とは異なる樹脂材とを射出成形する
ことにより一体に成形され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8】 前記光散乱部を形成する樹脂材の成形後
の収縮率と、前記導光部を形成する透明樹脂材の成形後
の収縮率とが異なる請求項1または請求項7に記載のバ
ックライト装置。 - 【請求項9】 前記光散乱部を形成する樹脂材の成形後
の収縮率と、前記導光部を形成する透明樹脂材の成形後
の収縮率との差から生じる圧縮応力により、前記光散乱
部が前記導光部を保持するように前記光散乱部と前記導
光部とが配置されている請求項1または請求項7に記載
のバックライト装置。 - 【請求項10】 前記光源素子から光が照射される前記
導光部の側面には、該側面と前記光散乱部とが前記略直
角をなす角部分を保持するリブが設けられていることを
特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。 - 【請求項11】 前記リブは透明樹脂で形成されている
ことを特徴とする請求項10に記載のバックライト装
置。 - 【請求項12】 前記リブは複数存在し、隣接する前記
リブの設置間隔が、3〜50mmであることを特徴とす
る請求項10に記載のバックライト装置。 - 【請求項13】 前記導光体の前記光源素子からの光を
出射する前記一方の表面上に少なくとも一枚の光の拡散
板を備え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14】 前記拡散板上に、前記拡散板よりもヘ
イズが小さい第2の拡散板を備えることを特徴とする請
求項13に記載のバックライト装置。 - 【請求項15】 請求項1に記載のバックライト装置か
ら出射される光が液晶パネルに照射されるようになって
いることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項16】 請求項1に記載のバックライト装置の
製造方法であって、 前記導光部を透明樹脂材を射出成形して成形する導光部
形成工程と、 前記光散乱部を光の散乱材を含有させた樹脂材を射出成
形して前記導光部と一体に成形する光散乱部形成工程
と、 前記光散乱部および前記導光部の側面にそれぞれ対向す
るように前記光源素子を配置する工程と、 を含むバックライト装置の製造方法。 - 【請求項17】 前記導光部製造工程および前記光散乱
部製造工程において、前記導光部と前記光散乱部とが互
いに係合する係合部がそれぞれ形成される請求項16に
記載のバックライト装置の製造方法。 - 【請求項18】 前記導光部形成工程において、前記導
光部の側面に該側面とと前記光散乱部とが前記略直角を
なす角部分を保持するリブが形成される請求項16に記
載のバックライト装置の製造方法。
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