JP2006351387A - 面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構成で正確で高効率な導光を実現する安価で軽量な面光源装置を提供する。
【解決手段】 面光源装置（ＬＢ）において、導光板（２１０）は側面部に位置する入射面（２１１）から導入された光（Ｌ）を互いに対向する反射面（２１３）と出射面（２１２）との間を全反射を繰り返しながらその全面に伝播させると共にその一部を散乱させて、当該出射面（２１２）より出射させて面状の照明を行い、リフレクタ一体型反射シート（ＲＦＳ）は反射面（２１２）に配置されて光（Ｌ）を拡散反射する拡散反射面（２７１）と光源（２２０）を囲み入射面（２１１）に対応する開口（Ｏ）とを有して光（Ｌ）を鏡面反射する鏡面反射面（２７２）とが一体に形成されて、光源から発せられた光（Ｌ）を導光板（２１０）の内部に効率よく導く。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示装置に代表される面光源装置に関し、詳述すれば、液晶パネルを背面から照明するバックライトに関する。

薄型軽量で画像表示が可能な液晶表示装置は、製造技術の進展による価格低減や高画質化技術開発によって急速に普及して、パーソナルコンピュータのモニタやＴＶ受像機のディスプレイとして広く用いられている。そのような用途には、透過型液晶表示装置が一般的に用いられている。透過型液晶表示装置は、バックライトと呼ばれる面状光源を備え、バックライトから発せられる照明光を液晶パネルによって空間変調して画像を形成する。また、バックライトには、略線状光源である冷陰極管から照射される光を、薄板状の導光板の側面より導光板内に入射させる方式が良く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図３を参照して、冷陰極線管を用いた従来のバックライトの基本構造について説明する。なお、図（３ａ）にはバックライトを光の出射面側から観察した様子を示し、図３（ｂ）には図３（ａ）におけるＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ断面を示す。なお、図３（ａ）においては、視認性の都合上、後述のリフレクタ１３０が割愛されている。

図３（ｂ）に例示されるように、冷陰極線管１２０から導光板１１０の側面に位置する入射面１１１に入射された光Ｌは、対向する２つの主面（１１２、１１３）の間を全反射を繰り返しながら導光板１１０の内部を伝播する。導光板１１０において、対抗する２つの主面の内で光が出射する方を出射面１１２と呼び、出射面１１２に対応する光が反射される方を反射面と呼ぶ。

出射面１１２または反射面１１３の表面には、導光板１１０の内部を伝播する光の一部を出射面１１２から出射させる様に、特定の密度分布および特定の大きさの拡散反射層あるいは反射用凹凸等の散乱手段が形成されている。この拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成する密度分布および大きさ分布などを適度に設定することにより、液晶パネルの全面（出射面１１２）に渡ってほぼ一様な照明が実現できる。

導光板１１０において、反射面１１３の側に反射シート１４０を設けることにより、反射面１１３から導光板１１０の外部に漏れる一部の光を導光板１１０の内部に反射させて光の損失を防止している。反射シート１４０としては、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）およびポリカーボネートに代表される透明樹脂を材料として、その内部に高密度な微細空泡を形成した微細発泡シートを用いることができる。微細発泡シートは、入射した光が内部の微細空泡の界面で屈折および反射を繰り返すことにより拡散反射するものである。また、微細発泡シートは、空泡の存在ゆえに見かけ比重が小さな割に機械強度が大きい。例えば、１００μｍ〜２００μｍ程度の厚みで十分な機械強度と反射特性を示しバックライトの反射シート用途に好適である。

バックライトから出射する光の指向性を制御して所望の配光特性で液晶パネル（図示せず）を照明するために、出射面１１２の側に拡散フィルムおよびプリズムシートに代表される光学フィルム１５０が一般的に設置される。そして、冷陰極線管１２０を囲み導光板１１０の入射面１１１に向かって解放された開口部Ｏするリフレクタ１３０が設けられる。リフレクタ１３０は、通常金属シートの基材の上に鏡面反射層が形成された鏡面反射シートにより成形される。このような構成により、冷陰極線管１２０より発せられる光を効率よく導光板１１０の内部に導くことを意図している。
特開平４−２７８９２２号公報

上述の従来のバックライトにおいては、リフレクタ自身に独立した部品としてある程度の強度が必要とされるために、金属シートが基材として構成される。結果、製造コストおよび重量の増大が不可避である。さらに、バックライトの組み立て時に、リフレクタと導光板の入射面との位置がずれると、光源から発せられた光が全て導光板に入射できずに、所謂光漏れが生じる。なお、光漏れは、バックライトの不均一照明や光損失という問題を招く。このような位置ずれを防止するには、より複雑な構造或いはより慎重な作業を必要とするために、製造工数および製造コストの増大を招く。
よって、本発明は、上記の問題を解消するべく、極めて簡便な構成で正確で高効率な導光を実現する安価で軽量な面光源装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る面光源装置は、
側面部に位置する入射面から導入された光を、互いに対向する反射面と出射面との間を全反射を繰り返しながらその全面に伝播させると共に、その一部を散乱させて、当該出射面より出射させて面状の照明を行う導光板と、
前記入射面に光を供給する光源と、
前記反射面に配置された光を拡散反射する拡散反射面と、前記光源を囲み前記入射面に対応する開口を有して光を鏡面反射する鏡面反射面とが一体に形成されたリフレクタ一体型反射シートとを備える。

本発明に係る面光源装置は、構成要素として必須の反射シートと同一部材上に鏡面反射層を形成するのみで光源からの光を導光板に導くためのリフレクタ機能を実現することができるので、従来のように別部材としてリフレクタを形成する必要が無いため、部品点数を削減して価格低減、工程の簡略化および装置の軽量化を実現できる。

以下に、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態に係る面光源装置について説明する。本実施の形態においても、面光源装置は好ましくは液晶表示装置として構成されている。図１には、本発明に係る面光源装置において用いられるリフレクタ一体型反射シートＲＦＳの構成および制作課程を示す。具体的には、図１（ｂ）に示すように、リフレクタ一体型反射シートＲＦＳは、拡散反射部２７１と鏡面反射部２７２とが一体的に構成されている。なお、鏡面反射部２７２は、折り曲げられて、後述する光源部（冷陰極線管２２０）を囲むようなコの字状断面を有する形状に形成される。

図１（ａ）に示すように、拡散反射シート２４０の一部に鏡面反射フィルム２６０が張り合わせされて、積層反射シート２７０が構成される。なお、拡散反射シート２４０は、ＰＥＴおよびポリカーボネートに代表される透明樹脂を材料としてその内部に高密度な微細空泡が形成されて、光を拡散反射する機能を有している。

そして、図１（ｂ）に示すように、積層反射シート２７０の鏡面反射フィルム２６０が積層された部分が光源を囲む形状に折り曲げられて、鏡面反射部２７２が形成される。そして、拡散反射シート２４０で鏡面反射フィルム２６０が貼り付けられていない部分は拡散反射部２７１として使用される。つまり、従来のリフレクタ１３０（図３（ｂ））に対応する鏡面反射部２７２と従来の反射シート１４０（図３（ｂ））に対応する拡散反射部２７１とが一体的に形成されたリフレクタ一体型反射シートＲＦＳが完成される。

図２に、リフレクタ一体型反射シートＲＦＳを用いて構成されたバックライトＢＬの横断面を示す。なお、図２に示す横断面図は、光源の位置を除いて図３（ｂ）に示された従来の液晶表示装置の横断面図と基本的に同様に、本発明の実施の形態に係る面状光源装置であるバックライトＢＬの構造を模式的に表している。具体的には、バックライトＢＬは、リフレクタ一体型反射シートＲＦＳの鏡面反射部２７２に形成されたコの字状の部分に冷陰極線管２２０が装着され、拡散反射部２７１の上部に導光板２１０が配置される。そして、導光板２１０の出射面２１２の上に光学シート２５０が適宜配置される。なお、図２において、鏡面反射部２７２の表面に積層されている鏡面反射フィルム２６０が点線で示されている。

上述のように、バックライトＢＬにおいては、導光板２１０の反射面２１３からの漏れ光を観察側に反射する反射シート（拡散反射部２７１）と光源の光を導光板入射面に導くためのリフレクタ（鏡面反射部２７２）とが一体化して、リフレクタ一体型反射シートＲＦＳとして構成されている。結果、バックライトＢＬの部品点数と共に組み立て工数を抑えることができ、製造コストを低減できる。また、反射シート（拡散反射部２７１）とリフレクタ（鏡面反射部２７２）とは一体に形成されているので、互いの位置ずれによる漏れ光や光損失が発生することは無い。

つまり、本発明に係る面光源装置の特徴は、導光板２１０の反射面２１３からの漏れ光を観察側に反射する領域を拡散反射（拡散反射部２７１）とし、光源の光を導光板２１０の入射面２１１に導くための反射領域を鏡面反射（鏡面反射部２７２）とすることにある。以下に、上述の本発明に係るリフレクタ一体型反射シートＲＦＳの拡散反射部２７１と鏡面反射部２７２とに対応する部分を、拡散反射部２７１のみで構成する場合或いは鏡面反射部２７２のみで構成する場合について説明する。

先ず、拡散反射部２７１のみで構成する場合には、拡散反射シート２４０に鏡面反射フィルム２６０を貼り合わせる工程を省略でき、本発明に係るリフレクタ一体型反射シートＲＦＳに比べて、さらに、部品点数および組み立て工数の低減による一層のコスト低減および工数低減が期待される。しかしながら、光源部（２２０）に鏡面反射部２７２の代わりに拡散反射部２７１が適応されることにより、光源から発せられた光が拡散反射されて、光源自身の方向に戻る光の成分が増加して導光板２１０への光の入射効率が低下するという問題が生じる。

一方、本発明に係るリフレクタ一体型反射シートＲＦＳの拡散反射部２７１と鏡面反射部２７２とに対応する部分を、鏡面反射部２７２のみで構成した場合には、光源から発せられた光が導光板２１０の出射面２１２から射出される出射効率が僅かに向上する。しかしながら、以下に述べる３つの問題が新たに生じる。

第１の問題は、部品のコストの増大である。つまり、鏡面反射部２７２の構成に用いられる金属蒸着フィルムおよび積層型鏡面反射フィルム等の鏡面反射フィルム材は、拡散反射部２７１の構成に用いられる微細発泡シートに比べるとはるかに高価である。よって、拡散反射部２７１を置き換える部分だけ鏡面反射フィルム材と微細発泡シートとのコスト差額に相当して部品コストが増大し、結果としてバックライト自体のコストも増大する。

第２の問題は、部品重量の増大である。つまり、鏡面反射部２７２の構成に用いられる金属蒸着フィルムの基材は表面の平滑な透明フィルムで構成する必要がある。このようなフィルムは、微細発泡シートに比べ比重が大きく重量を要する。よって、拡散反射部２７１を置き換える部分だけ鏡面反射フィルム材の重量に相当する部品重量が増大し、結果としてバックライト自体の重量も増大する。つまり、積層型鏡面反射フィルムもそれ自身は薄く自立出来ないために、鏡面反射フィルム材や微細発泡シートと同等の機械強度を有する基材に貼り付ける必要が有り、その分だけ部品重量が増大する。

第３の問題は、バックライトＢＬの歩留まりの低下である。つまり、拡散反射部２７１では目立たないような導光板２１０に存在する微小な欠陥でも、導光板２１０の裏面に配置された鏡面反射部２７２によって拡大反射されて、導光板２１０の出射面２１２を介してはっきりと表示されてしまい、バックライトＢＬとしての使用に耐えないものになる。結果、バックライトＢＬの製造歩留まりが減少する。

一方、本発明に係るリフレクタ一体型反射シートＲＦＳは、高価且つ重い鏡面反射部２７２を、特に光漏れ対策に効果の大きな部分に限定した上で鏡面反射部２７２と一体化して構成されているので、低組み立て工数、軽量、高組み立て精度、および高コストパフフォーマンスを実現している。

本発明に係る面光源装置は、軽量および薄型化が要求される液晶表示装置等のバックライトに用いることができる。

本発明の実施の形態に係る面光源装置に用いられるリフレクタ一体型反射シートの構成および製法の説明図 本発明の実施の形態に係る面光源装置の構成を示す断面図 従来の面状光源の構成を示す図

符号の説明

ＢＬ バックライト
ＲＦＳ リフレクタ一体型反射シート
１１０、２１０ 導光板
１１１ 入射面
１１２ 出射面
１１３ 反射面
１２０、２２０ 冷陰極線管
１３０ リフレクタ
１４０ 反射シート
１５０ 光学フィルム
２４０ 拡散反射シート
２６０ 鏡面反射フィルム
２７０ 積層反射シート
２７１ 拡散反射部
２７２ 鏡面反射部

Claims (7)

1. 側面部に位置する入射面から導入された光を、互いに対向する反射面と出射面との間を全反射を繰り返しながらその全面に伝播させると共に、その一部を散乱させて、当該出射面より出射させて面状の照明を行う導光板と、
   前記入射面に光を供給する光源と、
   前記反射面に配置された光を拡散反射する拡散反射面と、前記光源を囲み前記入射面に対応する開口を有して光を鏡面反射する鏡面反射面とが一体に形成されたリフレクタ一体型反射シートとを備える面光源装置。
2. 前記拡散反射面と前記鏡面反射面とは、同一の基材上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記鏡面反射面は、前記基材表面に金属材料を蒸着して形成されることを特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
4. 前記金属材料は銀およびアルミニウムを含むグループから選択されることを特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
5. 前記鏡面反射面は、前記基材の表面に屈折率の異なる複数の有機フィルムが積層して構成される有機反射フィルムが張り合わせて形成されることを特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
6. 前記基材は内部に高密度の微細空包が形成された透明樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
7. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の面光源装置を備える液晶表示装置。

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