JP2004342525A

JP2004342525A - 面状光源装置およびそれを用いた表示装置

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Publication number: JP2004342525A
Application number: JP2003139543A
Authority: JP
Inventors: Toru Kiyohara; 徹清原
Original assignee: Advanced Display Inc
Current assignee: Advanced Display Inc
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: JP4156972B2

Abstract

【課題】表示装置において、導光板の表示面側の面とは反対側の面に傷がつくことを防止することで、表示不良の発生を抑制し、さらに反射シートの反射層での反射効率低下を防止し、正面輝度を向上させることによって、製造歩留まりの向上、あるいは、製品品質を向上させる。
【解決手段】光源から入射した光を出射する出光面を備える導光板１０５と、前記出光面の反対側に配置された反射シート１０６とを備える面状光源装置であって、前記導光板の前記反射シートと接する面がプリズム状の構造を有し、前記反射シートは前記導光板からの光を正反射する反射層２０３を備え、前記反射シートの前記導光板と接する面は重合体層２０１によって覆われている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面状光源装置および該装置を用いた液晶表示装置に関し、特に、プリズム状の構造を有する導光板と、光を正反射する反射層を備え、かつ重合体層で覆われている反射シートを有する面状光源装置および該装置を用いた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下従来の面状光源装置について示す。面状光源装置には、光源、導光板、そして反射シートが備わっている。光源からの光は導光板に入射し、導光板内を伝播しながら一部は出光面（表示面側の面）より出射し、一部は出光面と反対側の面（表示面側の面とは反対側の面）より出射される。導光板の表示面側の面とは反対側の面より出射した光は反射シートにより反射され導光板にもどるようになっている。反射シートとしては、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂シートに炭酸カルシウムや硫酸バリウム等の白色顔料を含有したものが用いられている。
【０００３】
しかしながら、上述した反射シートでは、反射シート表面（導光板の表示面側の面とは反対側の面と接する面）に白色顔料が突出し平均高さ０．１〜５μｍ程度の突起が生じるため、突起により導光板の表示面側の面とは反対側の面に傷がつき、表示不良が発生するという問題があった。そのため従来の反射シートは、白色顔料含有層の表面に重合体が積層されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１７３７号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の反射シートでは、反射シートに白色顔料が含有されているため、反射シートの反射層で光は拡散反射となるため反射率が低下し、面状光源装置の輝度が低下するという問題があった。ここで拡散反射とは、境界面の凹凸が入射する光の波長と同程度かそれ以上のときの反射をいう。本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、導光板の表示面側の面とは反対側の面に傷がつくことを抑制することで、表示不良の発生を抑制することを一つの目的とする。本発明の他の目的は、反射シートの反射層での反射効率低下を抑制し、正面輝度を向上させることによって、製造歩留まりの向上、あるいは、製品品質を向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源から入射した光を出射する出光面を備える導光板と、前記出光面の反対側に配置された反射シートとを備える面状光源装置であって、前記導光板の前記反射シートと接する面がプリズム状の構造を有し、前記反射シートは前記導光板からの光を正反射する反射層を備え、前記反射シートの前記導光板と接する面は重合体層によって覆われていることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態における液晶モジュールの全体構成を説明するための斜視図である。図１は、サイドライト型のバックライト・ユニットを有する液晶モジュール１００の概略を示している。図１において、１０１はバックライト・ユニット、１０２は駆動回路が取り付けられた液晶表示パネルである。１０３は光を拡散することによって輝度むらを抑制する拡散シート、１０４は光を集光することにより、表示正面の輝度を向上させるプリズム・シート、１０５は光源からの光を導き拡散させる導光板、１０６は入射した光を反射する反射シートである。
【０００９】
１０７は導光板やプリズム・シート等のバックライト・ユニット１０１の部品を収納するフレームであって、典型的には、ポリカーボネート等の有機樹脂で形成される。フレーム１０７は液晶表示パネル１０２を収容することができる。１０８は冷陰極管（ＣＣＦＬ）あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源（図１には明示されていない）、１０９は液晶表示パネル１０２とバックライト・ユニット１０１を外側から保持、保護するベゼルである。バックライト・ユニット１０１は、拡散シート１０３、プリズム・シート１０４、導光板１０５、反射シート１０６、フレーム１０７、そして光源１０８を備えている。
【００１０】
液晶表示パネル１０２は、マトリックス状に配置された複数の画素から構成される表示領域とその外周領域である額縁領域とを有している。又、液晶表示パネル１０２は、アレイ回路が形成されたアレイ基板とその対向基板とを有し、その２つの基板の間に液晶が封入されている。カラー液晶表示装置は、対向基板上にＲＧＢのカラー・フィルター層を有している。液晶表示パネル１０２の表示領域内の各画素は、ＲＧＢいずれかの色表示を行う。もちろん、白黒ディスプレイにおいては、白と黒のいずれかの表示を行う。アレイ基板上の表示領域内には、複数の信号線とゲート線がマトリックス状に配設されている。
【００１１】
信号線とゲート線とはお互いにほぼ直角に重なるように配設されている。ドライバＩＣ１１０から入力されるゲート電圧によって選択された各画素は、ドライバＩＣ１１１から入力される表示信号電圧に基づき液晶に電界を印加する。このドライバＩＣは、通常、ＴＡＢによってアレイ基板に接続されるが、アレイ基板のガラス基板上に直接に設置されること、あるいはガラス基板上に直接形成されることもある。ソース・ドライバＩＣ１１０から入力される電圧が、ＴＦＴのソース／ドレインを介して画素電極に送られ、画素電極と共通電極とが液晶に電界を印加する。
【００１２】
この電圧を変えることにより液晶への印加電圧を変化させることができ、液晶の光の透過率を制御する。共通電極に共通電位を与える回路は、制御回路基板（不図示）上に構成される。液晶表示パネルは、上記のアクティブマトリックス型の他に、スイッチング素子を有していない単純マトリックス型などが知られている。本発明は様々なタイプ液晶表示パネルに適用可能である。あるいは、面状光源装置からの光を、表示パネルによって制御する様々な表示装置に適用することができる。
【００１３】
図２は、本形態の面状光源装置の一例である、バックライト・ユニット１０２の一部概略構成を示す分解斜視図である。図２に示す通り、透明なポリメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）からなる導光板１０５は断面が楔形状をしており、冷陰極管などの線状光源からなる光源１０８からの光は導光板１０５内を伝播しながら一部はプリズム・シート１０４と接する表示面側の面（出光面）より出射し、一部は多数のプリズム状の構造を有し、反射シート１０６と接する面（表示面側の面とは反対側の面、あるいは、出光面とは反対側の面）より出射される。ここで表示面側の面とは、図２における導光板１０５の紙面上方の面である。
【００１４】
このプリズム状の構造を有する導光板１０５を用いることにより正面輝度を向上させることが可能となる。プリズム状の構造は線状の光源１０８とほぼ垂直な方向に延びており、プリズムの頂角は通常５０°以上、好ましくは５０°〜１５０°である。また、プリズム状の構造の山と山の間隔（もしくは谷と谷の間隔）は通常３０μｍ以上、好ましくは３０〜１００μｍである。また、典型的には、本実施の形態１の導光板１０５の表示面側の面には多数の微小な凹凸が設けられている。この微小な凹凸は、例えば金型にガラスビースなどを吹き付けることで凹凸を形成し、導光板成型時に転写される。
【００１５】
図３は、基材と反射層と重合体層の関係を説明する図である。導光板１０５の表示面側の面とは反対側の面に接する面に配置された反射シート１０６は、ＡＢＳ樹脂シート、ポリエステル樹脂シート、ポリカーボネート樹脂シート、ポリアミド樹脂シート、ポリ（メタ）アクリレートシートなどの樹脂シートからなる、厚みが通常３０μｍ以上、好ましくは５０〜２５０μｍである基材２０２を有し、基材２０２の表面（導光板１０５と接する面）に、銀、アルミ、クロム等の金属を真空蒸着し鏡面反射層２０３を形成することで光を正反射することを可能とした。
【００１６】
ここで正反射とは、境界面の凹凸が入射する光の波長に比べて十分小さいときの反射をいう。反射層２０３の厚みは通常０．０５μｍ以上、好ましくは０．０５〜０．１５μｍである。反射層２０３の厚みが０．０５μｍ以上であると反射層２０３の剥がれや反射効率の低下を抑制し、正面輝度を向上させることが可能である。一方、反射層２０３の厚みが０．１５μｍ以下であることによって、重量増加やコスト増加を抑制し、均一な厚みの反射層２０３を得ることが可能である。
【００１７】
さらに、反射層２０３の表面（導光板１０５と接する面）には、導光板１０５が傷付くことを防止するため重合体が積層された重合体層２０１を有する。重合体層２０１の硬度は、導光板１０５が傷付くことを防止するため、導光板１０５の硬度よりも小さいことが好ましい。重合体層２０１としては、反射層２０３の反射効率低下を妨げない観点から透明なものが好ましく、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステルウレタン、ポリエステルなどの樹脂が挙げられる。これらのうち、透明度が高く、耐久性に優れ、反射層２０３との密着性がよいなどの点からポリエステルが好適である。
【００１８】
また、重合体層２０１は、反射層２０３表面を全て覆っていることが好ましく、重合体層２０１の厚みは、０．１〜５０μｍであることが好ましい。重合体層２０１の厚みが０．１μｍ以上であると剥がれや摩擦による磨耗などを抑制することができる。一方、重合体層２０１の厚みが５０μｍ以下であることによって、重合体層２０１に必要以上に光が吸収されることがないため、反射率の低下を抑制できる。
【００１９】
【表１】

表１は、本実施の形態１の面状光源装置を用いた場合と、従来の面状光源装置を用いた場合の正面輝度と導光板の傷付き易さの評価結果を示している。従来例に用いた面状光源装置の反射シートは、Ｅ６０Ｌ（東レ製）白色反射シートである。以下に評価方法を示す。
【００２０】
正面輝度
面状光源装置発光面（表示面側の面）の中心点と、画面を均等に９等分する縦横それぞれ２本の線が交わる４点の計５点の輝度を輝度計ＢＭ−５Ａ（トプコン社製）を用いて測定した。従来例の反射シートを用いて測定した５点の測定値の平均値を１．０として、輝度上昇を評価した。
【００２１】
傷付き易さ：加圧試験
面状光源装置の表示面側の面内の任意の点において、面状光源装置の表示側の面とは反対側の面の反射シートの裏面側を、直径１０ｍｍの領域に１０ｋｇｆの荷重で５秒間押した際の、導光板の表示面側の面とは反対側の面の傷の有無、白点の有無を目視と顕微鏡にて観察した。傷が全くない場合を○、わずかに観察された場合を△、はっきり観察された場合を×として評価した。
【００２２】
傷付き易さ：摩擦試験
面状光源装置表示面側の面内の任意の点において、導光板と反射シートが重なった状態において、面状光源装置の拡散シートの表示面側の面と、面状光源装置の反射シートの表示面側の面とは反対側の面に、１ｋｇｆの荷重をかけ任意の方向に反射シートを２０ｍｍ／秒で１０往復移動させた際の、導光板の表示面側の面とは反対側の面の傷の有無、白点の有無を目視と顕微鏡にて観察した。傷が全くない場合を○、わずかに観察された場合を△、はっきり観察された場合を×として評価した。
【００２３】
本実施の形態１の反射シートを用いたい場合、表１に示す通り、従来の反射シートを用いた場合と比べて、正面輝度が２０％上昇し、導光板への傷も減少したことがわかる。
【００２４】
上記のように、本実施の形態１の面状光源装置によって、導光板の表示面側の面とは反対側の面に傷がつくことを防止することで、表示不良の発生を抑制し、さらに反射シートの反射層での反射効率低下を防止し、正面輝度を向上させることが可能となる。これにより、製造歩留まりの向上、あるいは、製品品質を向上させることができる。
【００２５】
実施の形態２．
本実施の形態２では、導光板１０５がシクロオレフィン系樹脂で形成される。シクロオレフィン系樹脂は、比重が、一般的に使用されるポリメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の１．１９に比べ１．０１と低いため、導光板１０５の重量を軽くすることが可能となり、ノートＰＣ用等の面状光源装置として好適である。
【００２６】
しかしながら、シクロオレフィン系樹脂は、表面硬度が、一般的に使用されるポリメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の２Ｈ〜３Ｈ（鉛筆硬度ＪＩＳＫ５４０１）に比べＨＢと軟らかいため、従来の反射シートでは導光板と光反射シートとの接触摩擦により容易に傷、白点等の表示不良が発生する。
【００２７】
そこで、シクロオレフィン系樹脂より形成された導光板と本発明の反射シートを用いて、導光板と光反射シートの加圧、摩擦試験をおこない評価したところ、一般的に使用されるポリメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）と同等の傷付き易さを示し、傷、白点等の表示不良が発生を抑制できた。その他は実施の形態１と同様である。
【００２８】
上記のように、本実施の形態２の面状光源装置によって、導光板の表示面側の面とは反対側の面に傷がつくことを防止することで、表示不良の発生を抑制し、さらに反射シートの反射層での反射効率低下を防止し、正面輝度を向上させることが可能となり、軽量化も可能となる。これにより、製造歩留まりの向上、あるいは、製品品質を向上させることができる。
【００２９】
実施の形態３．
本実施の形態３では、導光板１０５がポリカーボネート系樹脂で形成される。ポリカーボネート系樹脂は、ガラス転移温度（ガラス状から軟らかいゴム状に変化する温度）が一般的に使用されるポリメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の１１０℃に比べ１４５℃と高いため、耐熱性に優れる。
【００３０】
また、ポリカーボネート系樹脂は、アイゾット衝撃強度（衝撃に対して、破損しやすさを表す。数値が高いほど、衝撃に対して割れにくい。）が一般的に使用されるポリメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の２０Ｊ／ｍに比べ９８Ｊ／ｍと高いため耐衝撃性にも優れる。さらに、ポリメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）に比べ吸水率が低いため、寸法、重量変化が少ない。
【００３１】
しかしながら、ポリカーボネート系樹脂は、表面硬度が、３Ｂと軟らかいため従来の反射シートでは導光板と光反射シートとの接触摩擦により容易に傷、白点等の表示不良が発生する。そこで、ポリカーボネート系樹脂より形成された導光板と本発明の反射シートを用いることで、傷、白点等の表示不良が発生を抑制できる。その他は実施の形態１と同様である。
【００３２】
上記のように、本実施の形態３の面状光源装置によって、導光板の表示面側の面とは反対側の面に傷がつくことを防止することで、表示不良の発生を抑制し、さらに反射シートの反射層での反射効率低下を防止し、正面輝度を向上させることが可能となり、寸法や重量変化が少なく、優れた耐熱性と耐衝撃性有することが可能となる。これにより、製造歩留まりの向上、あるいは、製品品質を向上させることができる。
【００３３】
上記実施の形態１〜３においては、基材２０２として、反射効率を高めるために、白色顔料が含有されたものを用いることも可能である。また、基材２０２の裏面（導光板１０５と接する面と反対側の面）に、光の反射効率を高めるために、金属を真空蒸着した金属蒸着層を設けることや、基材２０２の裏面で光が拡散反射することを防ぐために、黒色インク層を設けてもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態１〜３においては、通常、導光板の側面に配置される光源としては冷陰極管からなる蛍光ランプが使用されるが、それに限定されることなく、例えば白色やＲ、Ｇ、Ｂなどの発光色を持つＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた光源を使用した場合でも、導光板の表示面側の面とは反対側の面に傷がつくことを防止することで、表示不良の発生を抑制し、さらに反射シートの反射層での反射効率低下を防止し、正面輝度を向上させることが可能となる。
【００３５】
さらに、上記実施の形態１〜３においては、光源の周辺にリフレクタが配置され、光源からの光を反射させ再び導光板へ入射させることが可能である。また、上記実施の形態１〜３においては、導光板として、楔形状のものを使用しているが、それに限定されることなく、平板形状等の導光板を使用することも可能である。また、上記実施の形態１〜３においては、プリズム・シート１０４と拡散シート１０３が導光板の表示面側の表面上に重ね合わせられているが、プリズム・シートが複数枚重ね合わせられることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明記載の面状光源装置は、光源から入射した光を出射する出光面を備える導光板と、前記出光面の反対側に配置された反射シートとを備える面状光源装置であって、前記導光板の前記反射シートと接する面がプリズム状の構造を有し、前記反射シートは前記導光板からの光を正反射する反射層を備え、前記反射シートの前記導光板と接する面は重合体層によって覆われている、ことを特徴とするものであるので、導光板の出光面とは反対側の面に傷がつくことを防止することで、表示不良の発生を抑制する。あるいは、反射シートの反射層での反射効率低下を防止し、正面輝度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明における面状光源装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明における基材と反射層と重合体層の関係を説明する図である。
【符号の説明】
１０３拡散シート
１０４プリズム・シート
１０５導光板
１０６反射シート
２０１重合体層
２０２基材
２０３反射層

Claims

光源から入射した光を出射する出光面を備える導光板と、前記出光面の反対側に配置された反射シートとを備える面状光源装置であって、
前記導光板の前記反射シートと接する面がプリズム状の構造を有し、
前記反射シートは前記導光板からの光を正反射する反射層を備え、前記反射シートの前記導光板と接する面は重合体層によって覆われている、
面状光源装置。
前記反射層が、金属を真空蒸着することにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の面状光源装置。
前記重合体層は、樹脂を含むことを特徴とする請求項１または２記載の面状光源装置。
前記重合体層は、ポリエステルであることを特徴とする請求項３記載の面状光源装置。
前記重合体層は、厚みが０．１〜５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の面状光源装置。
前記導光板は、シクロオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の面状光源装置。
前記導光板は、ポリカーボネート系樹脂であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の面状光源装置。
前記重合体層の硬度は、前記導光板の硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
前記光源が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の面状光源装置。
請求項１乃至９のいずれかに記載の面状光源装置と、
該面状光源装置の上部に配置され、液晶が狭持された２枚のガラス基板を備える表示パネルと、
該表示パネルに接続される駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示装置。