JP2002197909A - 面光源装置 - Google Patents
面光源装置Info
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Abstract
の面内均質性を得る。 【解決手段】 透明媒体からなり、光出射面と端面を有
する端面入射型の導光体3、導光体3の光出射面と反対
側に設置された正反射板、および導光体3の端面に装着
した光源を主要な構成要素とし、導光体3の少なくとも
片面に接着層を介してヘイズフィルムを接着することに
より、光を出射する面光源装置であって、導光体3とヘ
イズフィルムとの接着部位を所望の面積および/または
位置とすることにより出射光量をコントロールする面光
源装置。
Description
更に詳しくは端面入射型の導光板にヘイズフィルムを設
けることにより出射光量を制御できる面光源装置に関す
るものである。
圧駆動であるため消費電力が少ないといった特徴を有し
ており、有力な画像情報表示装置として急成長してい
る。
したセルとその両側に直交に配置した偏光板によって構
成されている。偏光板としては例えばPVA-よう素系のよ
うな配向した二色性色素を用いた二色性偏光板が用いら
れている。この二色性偏光板は互いに直交する偏光成分
のうち一方の直線偏光性分のみを選択的に吸収し、他方
の直線偏光性分のみを透過する事により、非偏光光を直
線偏光に変換している。
された非偏光光は偏光板により直線偏光に変換され、液
晶セル内を液晶分子の捻じれに沿って旋光するため出射
側の偏光板で吸収されず表示光として出射される。反対
にセルに電圧を印加すると液晶分子が電界方向に配列し
て捻じれがなくなるために、セルを透過した偏光は出射
側偏光板で吸収される。
偏光板の光透過率、液晶パネルの開口率、カラーフ
ィルタの光透過率により規制される。ここで光利用効率
が低い場合は映像光のコントラスト(相対輝度)が低く
なるために、表示品位が低下してしまう。一方光源の出
力を増強すれば、映像光のコントラストは増加するが、
消費電力が増えてしまい、特に携帯機器として用いる場
合に駆動時間が低下するといった問題が生じる。
プリズムシート等を用いて光を集光する方法もあるが、
この場合正面方向のコントラストは向上するもののそれ
以外の角度では輝度が著しく低下し、近年の広視野角化
の流れに相反するものとなる。
偏光板の光透過率である。光源光(非偏光光)から直線
偏光を偏光板により抽出する過程では、理論上光の50
%以上が失われる。そこで光源光を直線偏光に変換し、
この振動面を偏光板を透過する直線偏光の振動面を一致
させると、光の利用効率は著しく向上する。
88号公報、USP 5,486,949号公報、WO95/17303号公報、W
O95/17691号公報、WO95/17692号公報、WO95/17699号公
報、等において2種類のフィルムを多層に積層した光学
フィルムを用いて、一方の直線偏光のみを分離し、直交
方向の直線偏光を反射、再利用する方法が開示されてい
る。また特開平1−133003号公報、特開平3−4
5906号公報、特開平10−3079号公報およびD.
J.Broer, J.A.M.M.van.Haaren, G.N.Mol, F.Leenhouts;
Asia Display '95, 735(1995)等において、コレステリ
ック液晶と1/4波長板を用いる事により、一方の円偏
光のみを選択的に透過し、他方を反射、再利用する事に
より光の利用効率を高める方法が開示されている。
用効率向上といった点では効果が高いものの、厳密な高
次構造を要求される事から製造が難しく、従って高価で
あるといった問題点がある。
平9−274109号公報およびF.M.Weber; SID 93 DI
GEST, 669(1993)においてブリュースター角を利用し
て、偏光分離を行う方式が開示されている。これらの方
式は比較的安価に製造可能であるものの、偏光変換効率
が不十分であり、更には偏光出射角の角度依存性が大き
く、また得られる直線偏光の種類が限定されるといった
問題がある。
15, 3, 395(1993)、O.A.Aphonin; Liq. Cryst., 19, 4,
469(1995)、特開平8−76114号公報、特開平9−
274108号公報において高分子と液晶の複合体を延
伸する事により添加物を配向させた異方性散乱体を散乱
型偏光板として用いる方法が開示されている。またH.Ya
gt, et al.; Adv. Mater., 10, 2, 934(1998)、M.Miyat
ake, et al.; IDW'98,247(1998)等で非相溶系の高分子
ブレンドフィルムを延伸することにより同様に散乱型偏
光板とする方法が開示されている。これらの方法は複合
体の屈折率が液晶成分または高分子成分により限定され
ること、散乱効果を十分に取るには多重散乱させる必要
がありその結果透過方向の透過率が低下すること等によ
り大きな偏光効率を得る事が難しい。また散乱であるた
め光が散逸してしまい好ましくない。更には製造時に相
分離等の技術を用いる必要があり、安定した製造が難し
い。
ては異方散乱を発現させる成分としてアスペクト比が1
以上の繊維状あるいは板状の無機物を配列させたフィル
ムが開示されている。この方法で十分な異方散乱性を得
るには、大量の無機物を添加する必要があり力学物性上
非常に問題がある。従って大面積化や連続生産性に非常
に問題がある。
1975号公報においてヘイズ異方性フィルム用いた偏
光バックライトが開示されている。この方法の場合、利
用されない偏光成分を導光板の複屈折性を用いて偏光解
消し再利用している。この方法は光の利用効率が高まる
という利点を有するものの、散乱性のフィルムを導光板
に貼付する事から光の出射バランスが崩れる。また偏光
を乱すことから背面のスクリーン印刷等を用いる事が好
ましくないため均斉化の方法が問題であった。
性のフィルムを用いた面光源装置の輝度の面内均質性を
得ることにある。
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、ライトガイド(導
光体)表面とヘイズフィルムが接着されているところの
みから光が出射することに着目し、かかる接着部位を所
望の大きさ、位置とすることが上記課題を解決すること
に極めて有効であることを見出した。
る。 1. 透明媒体からなり、光出射面と端面を有する端面
入射型の導光体、該導光体の光出射面と反対側に設置さ
れた正反射板、および該導光体の端面に装着した光源を
主要な構成要素とし、該導光体の少なくとも片面に接着
層を介してヘイズフィルムを接着することにより、光を
出射する面光源装置であって、該導光体と該ヘイズフィ
ルムとの接着部位を所望の面積および/または位置とす
ることにより、出射光量をコントロールする面光源装
置。 2. 透明媒体からなり、光出射面と端面を有する端面
入射型の導光体、該導光体の光出射面と反対側に設置さ
れた正反射板、および該導光体の端面に装着した光源を
主要な構成要素とする面光源装置であって、パターニン
グされた接着層を介して該導光体の少なくとも片面にヘ
イズフィルムの一部分を接着して接着部位から光を出射
させ、出射光量をコントロールする面光源装置。 3. 透明媒体からなり、光出射面と端面を有する端面
入射型の導光体、該導光体の光出射面と反対側に設置さ
れた正反射板、および該導光体の端面に装着した光源を
主要な構成要素とし、該導光体の少なくとも片面に接着
層を介してヘイズフィルムを接着することにより、光を
出射する面光源装置であって、該導光体の表面には凹凸
が形成され、該ヘイズフィルムが該凸部のみと接着して
いる接着部位から光を出射させ出射光量をコントロール
する面光源装置。 4. ヘイズフィルムがヘイズ異方性フィルムである上
記2、3の面光源装置。 5. 導光体とヘイズフィルムとの接着面積/非接着面
積の割合が光源灯から離れるにしたがって大きくなる上
記1〜4の面光源装置。
位置等にパターニングしてヘイズフィルムとライトガイ
ドが接着している面積、位置を選定することにより、そ
の接着部位からの光の出射量をコントロールすることが
でき、ひいてはバックライトの均斉化を達成することが
可能になる。特にヘイズフィルムとしてヘイズ異方性フ
ィルムを用いた場合は、出射する光は偏光度が大きいた
め偏光性面光源装置とすることが可能であり、液晶ディ
スプレイ等の輝度向上に極めて有効である。
る。
導光体の出射面と反対側に設置された正反射板、及び該
導光板の端面に装着した棒状の光源灯を主要な構成要素
とする面光源装置において、透明な平板導光体を用いた
場合、光は導光体内を導光体と空気の界面で全反射しな
がら進むため導光体の端面以外から出射することはな
い。しかしそこに散乱能を有するもの等光の反射角度を
変化させるものが存在すると、散乱により導光体/空気
界面への入射角が変わり、それにより導光体の全反射角
を破って光が出射する。通常のバックライトはこの性質
を利用し、散乱要素のスクリーン印刷、プリズムの形
成、微小光学系の形成により光を出射させている。また
均斉化を行うため、そのパターンも光源灯付近ほど少な
く離れるにしたがって多くする等の工夫がなされてい
る。
貼付すると、散乱により全反射が破られて光が出射す
る。しかし光源灯に近いところで光が強く出射し、離れ
るにしたがって導光体内の光の絶対量が低下するため出
射光が弱くなり均斉化を達成する事ができない。
の導光体との接着部位の面積や位置をコントロールする
ことにより、光の出射量をコントロールし均斉化を図る
ものである。この際接着部位においては導光体中の光が
粘着層を通過してヘイズフィルムに達し、散乱を受ける
事により出射する。一方接着されていない部位は導光体
とフィルムの間に空気層が存在するため、導光体/空気
界面で反射され、光がヘイズフィルムに達することはな
いため、散乱を受けず、したがって光は実質的に出射し
ない。
にしたがって接着面積や接着位置を増やすことにより、
面光源装置としての均斉化を達成することが可能とな
る。
望の面積および/または位置とする方法としては、接着
層をパターニングする方法、表面に凹凸が形成されてい
る導光板を用い、該導光板の凹凸表面に、接着層を有す
るヘイズフィルムを配置する方法等が挙げられる。
や面積をコントロールする方法としては、例えば、スク
リーン印刷あるいはディッピィング等を用いて粘着剤を
予め決められたパターンにしたがって塗布することによ
り塗布部分に接着剤を設ける方法等が挙げられる。
ばスタンパー成型等により導光体表面に微細な凹凸状の
パターンを形成させる。そこで接着剤付きのヘイズフィ
ルムを該導光板の凹凸面に貼付すれば凸部のみがフィル
ムと接着する事になり、パターンを形成することが可能
になる。
ずれを用いても形成することができる。
方性を有するフィルム(ヘイズ異方性フィルムという)
を用いる事が好ましい。ヘイズとは H(%) = Td/Tt x 100 で表わされる値である。ここでTdは拡散光透過率、T
tは全光線透過率である。つまりヘイズとは透過光に対
する拡散光の割合を示しており、値が大きいほど光が散
乱され易い。本発明におけるヘイズの異方性とは、直線
偏光を入射光とする場合に、その直線偏光の振動方向に
より、散乱の効率が異なる現象を言う。
偏光面を面内で回転させてヘイズ測定を行った場合、最
も高いヘイズの値をHMAX、最も低い値をHMINとした場
合、HMAX/HMINの値が大きいほど好ましい。特にH
MIN〜0であることが理想である。好ましくは HMAX/HMIN≧1.05 である。より好ましくは HMAX/HMIN≧1.20 である。
てヘイズ異方性フィルムを用いることにより、偏光性面
光源装置とすることが可能であり、液晶表示素子等に用
いた場合輝度が著しく向上する。
を提供することができる。ここで偏光度δは、偏光板を
面内で廻しながら出射偏光の輝度測定を行った場合に δ=(最大輝度−最小輝度)/(最大輝度+最小輝度) で表すものとする。
図2の様なライトガイドに端面から光を入射した場合、
入射光はライトガイドと空気の界面で反射を繰り返しな
がら進んでいくため、光は端面以外から出射することは
ない。
ように、ライトガイド表面にヘイズ異方性フィルムを設
ける。本発明ではヘイズ異方性フィルム(1)の貼付方
向により、好適な偏光を任意に選択することが可能であ
るが、ここでは例としてヘイズの異方性が、紙面に垂直
な電界の振動面を持つ直線偏光に対してヘイズが高く、
紙面と平行な電界の振動面を持つ直線偏光に対してヘイ
ズが低い場合を挙げて説明する。この場合ライトガイド
内(及びヘイズ異方性フィルム)を進んできた非偏光光
のうち紙面に垂直な偏光成分は散乱異方性因子によって
散乱され、一部はヘイズ異方性フィルムと空気の界面に
臨界角より深い角度で入射するため反射を受けず透過
し、偏光光として出射する。一方紙面と平行な偏光成分
は散乱されないためこれまで通り臨界角より浅い角度で
ヘイズ異方性フィルム(1)と空気の界面に入射し、従
って全反射されライトガイド(及びヘイズ異方性フィル
ム)の中を伝達して行く。従って図の上面、あるいは下
面から出射する光は常に紙面と垂直な電界の振動面を持
つ直線偏光となり、非偏光光から特定の直線偏光を分離
することが可能となる。
ヘイズ異方性フィルムは接着層(2)を介して導光体
(3)に貼付される必要がある。また取り出される直線
偏光は散乱軸と平行な振動面をもつ光となるため、ヘイ
ズ異方性フィルムの散乱軸と偏光板の透過軸は一致させ
る必要性がある。
面と平行な偏光成分は導光体に閉じ込められ、導光体の
複屈折性により偏光解消され、再び非偏光光として有効
利用される。
の接着部位がパターニングされている。その結果フィル
ムと導光体が接着している部位からは偏光光が出射し、
一方非接着部位は導光板−空気界面で全反射するため光
は出射しない。従って接着部位と非接着部位のバランス
を取る事により全体として均斉化された(偏光性)面光
源装置とする事が可能である。
乱能により異なってくるが、光源灯から離れるにしたが
って接着面積は広くする事が好ましい。接着部位は円
形、楕円形、線形、点状など特に制限はない。
μmである。
し、基本的に着色のないフィルムであれば制限はない。
例えばポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィル
ム、アクリルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプ
ロピレンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポ
リスルホンフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、
アセテートフィルム等を好ましく例示できる。これらは
延伸して用いてもよい。また、ヘイズフィルム中には粒
子等の添加剤を含むことができる。
ィルムを、接着面をコントロールして貼付することによ
り、面内の均斉化を達成した面光源装置を得ることが可
能である。特にヘイズフィルムとしてヘイズ異方性フィ
ルムを用いることにより、偏光を出射する偏光性面光源
装置とすることが可能であり、これにより汎用液晶表示
装置のように直線偏光を用いる画像表示装置における光
の利用効率を向上させる事ができ、偏光光が必要な液晶
表示素子のバックライトとして用いた場合、輝度向上、
低消費電力化を達成することができる。
し本発明はこれに限定されるものではない。
ルムのヘイズの値により光の出射量が異なる事を示し、
接着のコントロールにより均斉化が理論上可能である事
を示す。
(PET)樹脂(帝人(株)製 FK−OM)に添加剤
として真球状シリカ(平均粒系0.3μm)を0.15重
量%加えて混練押し出しした後、100℃にてIR延伸
法によりフィルムの走行方向(MD方向)に3.6倍に
MD1軸延伸し、厚さ50μmのフィルムを得た。
工業(株)製 デジタル濁度計NDH−20Dを用い、
MD方向に電界の振動面を持つ直線偏光を入射光として
測定した場合(HMD)とフィルム面内においてMD方向
と直交方向(TD方向)に電界の振動面を持つ直線偏光
を入射光として測定した場合(HTD)の比HMD/HTDで
表わす。
D方向の屈折率をn1MD、TD方向の屈折率をn1TD、
真球状シリカのMD方向の屈折率をn2MD、TD方向の
屈折率をn2TDとする。
学(株)製 SKダイン登録商標1811L)を用い
て、導光坂として80mm×80mm×2mmのアクリ
ル板の上面に、図1に示すように、粘着部位と非粘着部
位が生じるように貼り、更に、管径3mm、管長100
mm、中心輝度1万cd/m2の棒状の光源灯(冷陰極
管)を、光入射端に装着した。この際冷陰極管と貼付し
たフィルムのMD方向が平行となるようにした。この際
粘着層の厚みは10μmであった。また光源灯の導光板
に対面していない部分と、導光板の光入射面以外の端
面、および導光板の出射面の裏面をアルミ蒸着フィルム
で被覆した。
せながら輝度計(ミノルタカメラ(株)製 LS−11
0)にて粘着部位と非粘着部位それぞれ測定し、その輝
度から偏光度を以下の式で計算した。 偏光度δ(%)=(S−P)/(S+P)×100
持つ偏光光の輝度、Pはそれと直交する振動面を持つ偏
光光の輝度である。
レン樹脂0.2重量部、ポリエチレンナフタレート樹脂
(帝人製 FQ−QBA)99.8重量部を池貝鉄鋼
(株)製2軸押し出し混練機 PCM−30を用いて30
0℃で溶融混練し、製膜した。得られたフィルムを13
0℃で1cm/秒の速度で5倍にMD1軸延伸してヘイ
ズ異方性フィルムを作成した。またポリエチレンナフタ
レートのMD方向の屈折率をn1MD、TD方向の屈折率を
n1TD、シンジオタクチックポリスチレンのMD方向の屈
折率をn2MD、TD方向の屈折率をn2TDとして測定を行っ
た。
様にしてサンプルを作製し測定を行った。
着部位では直線偏光が出射しているのに対し、非接着部
位では光の出射が認められない。この性質を利用してヘ
イズフィルムと導光板の接着面積あるいは位置をコント
ロールする事により、面内輝度均一化(均斉化)を達成
することが可能である。
説明する概念図である。
装置の概念図である。
された導光体を用いた面光源装置の概念図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 透明媒体からなり、光出射面と端面を有
する端面入射型の導光体、該導光体の光出射面と反対側
に設置された正反射板、および該導光体の端面に装着し
た光源を主要な構成要素とし、該導光体の少なくとも片
面に接着層を介してヘイズフィルムを接着することによ
り、光を出射する面光源装置であって、該導光体と該ヘ
イズフィルムとの接着部位を所望の面積および/または
位置とすることにより、出射光量をコントロールする面
光源装置。 - 【請求項2】 透明媒体からなり、光出射面と端面を有
する端面入射型の導光体、該導光体の光出射面と反対側
に設置された正反射板、および該導光体の端面に装着し
た光源を主要な構成要素とする面光源装置であって、パ
ターニングされた接着層を介して該導光体の少なくとも
片面にヘイズフィルムの一部分を接着することにより出
射光量をコントロールする面光源装置。 - 【請求項3】 透明媒体からなり、光出射面と端面を有
する端面入射型の導光体、該導光体の光出射面と反対側
に設置された正反射板、および該導光体の端面に装着し
た光源を主要な構成要素とし、該導光体の少なくとも片
面に接着層を介してヘイズフィルムを接着することによ
り、光を出射する面光源装置であって、該導光体の表面
には凹凸が形成され、該ヘイズフィルムと該凸部が接着
していることにより出射光量をコントロールする面光源
装置。 - 【請求項4】 ヘイズフィルムがヘイズ異方性フィルム
である請求項2または3記載の面光源装置。 - 【請求項5】 導光体とヘイズフィルムとの接着面積/
非接着面積の割合が光源灯から離れるにしたがって大き
くなる請求項1〜4のいずれかに記載の面光源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000394401A JP4014360B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 面光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000394401A JP4014360B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 面光源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002197909A true JP2002197909A (ja) | 2002-07-12 |
JP4014360B2 JP4014360B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=18860037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4014360B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010016557A1 (ja) | 2008-08-07 | 2010-02-11 | 東洋紡績株式会社 | 異方性光拡散フィルム、異方性光拡散積層体、異方性光反射積層体及びその用途 |
JP2012177772A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Skg:Kk | 表示装置 |
KR101212051B1 (ko) * | 2011-04-08 | 2012-12-13 | 루미마이크로 주식회사 | 발광 다이오드 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치 |
-
2000
- 2000-12-26 JP JP2000394401A patent/JP4014360B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2010016557A1 (ja) | 2008-08-07 | 2010-02-11 | 東洋紡績株式会社 | 異方性光拡散フィルム、異方性光拡散積層体、異方性光反射積層体及びその用途 |
US8979330B2 (en) | 2008-08-07 | 2015-03-17 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Anisotropic light-diffusing film, anisotropic light-diffusing laminate, anisotropic light-reflecting laminate, and use thereof |
JP2012177772A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Skg:Kk | 表示装置 |
KR101212051B1 (ko) * | 2011-04-08 | 2012-12-13 | 루미마이크로 주식회사 | 발광 다이오드 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치 |
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