JP2705868B2 - 面状発光装置用調光シートおよびこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パーソナルコンピュ
ータやワードプロセッサなどの液晶ディスプレー、液晶
カラーテレビなどの液晶表示装置に関し、また同装置を
構成する面状発光装置用調光シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】ワードプロセッサーやパーソナルコンピ
ュータは年々小型化、軽量化および薄型化が進み、いわ
ゆるノート型サイズが主流となって来ている。ノート型
あるいはラップトップ型といわれる液晶表示装置は、通
常、自家発光性を持たないため、視認性を向上させるた
めにその背面に面状光源装置を備えている。なかでも、
光源を同装置の一側面ないしは両側面に配したエッジラ
イト方式といわれるタイプのものが薄肉性、軽量性、省
電力性などの点から広く用いられている。

【０００３】エッジライト方式の面状光源装置は、図６
に示す基本構造を有する。すなわち、この装置では、光
源としての陰極管(1) は、透明板からなる導光板(6) の
両側面にそれぞれ配されている。導光板(6) の背面には
ドットパターン(5) が形成されている。導光板(6) の後
側には反射板(3) が配され、導光板(6) の前側には、光
拡散剤配合樹脂板や表面にシボ加工を施した樹脂板から
なる光拡散シート(4)が設けられている（特開平３−７
８７０１号、特開昭６３−７５０５３号公報参照）。

【０００４】エッジライト方式のドットパターン(5)
は、側面の螢光ランプ(1) から入射した光を、画面のど
の位置からも均等に出射させるために導光板(6) の背面
に形成された光散乱性の印刷パターンであり、疑似光源
ともいえるものである。

【０００５】光拡散シートは、液晶表示画面を使用する
際に、液晶表示素子(2) を通して背面の光源、すなわち
エッジライト方式での疑似光源であるドットパターン
(5) が視認されず、均一に発光している面と見なされる
よう機能する。

【０００６】また、この方式では、画面の明るさ（輝
度）が不足する場合には、図７にその一例を示すよう
に、導光板(6) の前面に、前面がプリズム形状になって
いるプリズムシートからなる調光シート(8) を配して出
射方向を限定し、光拡散板で拡散された光をワードプロ
セッサーなどの使用者の方向、すなわち画面の方線方向
に集め、より高輝度な画面を得ようとする工夫がなされ
ている（特開昭６２−１４４１０２号、特開昭２−２５
７１８８号、実開平２−７８９２４号各公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６に示す、調光シー
トを用いないタイプの面状光源装置では、使用者の方向
（画面の法線方向）以外の方向へ出射する光量が多いた
め輝度の損失が大きく、使用者方向への出光量が少な
く、そのため画面の明るさは図５の破線(D) に示すよう
に十分でなかった。

【０００８】また、図７に示すプリズムシートを備えた
面状光源装置では、光の入射方向と出射方向が厳密に定
まり過ぎるために、出光方向は狭い角度範囲で正面方向
に偏向し、画面の視野角が非常に狭くなり過ぎる傾向が
あった（図５中の実線(C) に示す観測方向毎の輝度分布
参照）。

【０００９】さらに、プリズムシートからなる調光シー
トをそのフラット状後面と導光板とが直接接触するよう
に配すると、両者が部分的に光学密着を起こし、その部
分だけが異常に明るく光ったり、干渉模様を生じたり、
光拡散度が低くなって導光板背面のドットパターンが見
えたり、さらには液晶表示面の格子状の区画線とプリズ
ムシートの稜線および谷線とが干渉（モアレ現象）を来
たしたりする欠点があった。

【００１０】この発明は、上記の点に鑑み、調光シート
を使用しない場合と比較して正面方向の輝度が向上して
おり、かつ従来の調光シートよりも視野角が拡大され、
しかも導光板との光学密着を来たす恐れのない面状光源
装置用の調光シートを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明による面状発光
装置用調光シートは、上記目的を達成すべく工夫された
もので、面状発光装置用調光シートと導光板と光源と反
射板とを具備する面状発光装置に用いる面状発光装置用
調光シートであって、片面に、頂部が横断面凸弧状に丸
められた多数の凸条と、谷部が横断面凹弧状に丸められ
た多数の凹条とが交互にかつ略平行状に配列され、他の
面が光学的に非平滑面になされており、前記凸条の２つ
の斜面のなす角度は３０〜１５０°でありかつ横断面凸
弧状の曲率半径は１０〜１００μｍであることを特徴を
とするものである。

【００１２】凸条および凹条の少なくとも一方の斜面
は、好ましくは、集光性能を低下させない範囲で多少湾
曲ないしは屈曲している。この明細書全体を通して、略
平行状とは、多数の凸条の各頂部および多数の凹条の各
谷部がそれぞれ略平行であることを意味する。

【００１３】面状発光装置の出射光輝度の測定方法につ
いて説明する。

【００１４】図２において、面状発光装置(7) の出光面
の法線方向を０°とし、発光装置(7) 上のある点Ｐの輝
度を、Ｐを通りかつ光源(1) に平行な直線を軸として−
９０°〜＋９０°の範囲の幾つかの位置から、輝度計(1
0)によってそれぞれ測定する。こうして得られた値のう
ち、最大輝度の値を１００％として、他の位置の値を％
で表示し、測定位置と輝度との関係を図にプロットす
る。

【００１５】図４中の実線(A) および破線(B) は、図６
に示すような基本構造を有するエッジランプ型の発光装
置における輝度分布を示すものである。図４中の実線
(A) は視野角が広い輝度分布を示し、図４中の破線(B)
は、使用者の方向（画面の法線方向）へ出射する光量が
多い輝度分布を示している。

【００１６】面状発光装置用調光シートの多数の凸条
は、同シートの出射光を画面に対する法線方向により多
く集める作用を果たす。各凸条の２つの斜面のなす角度
は３０〜１５０°、好ましくは約６０〜１２０°の範囲
である。３０°未満では凸条の形成が困難であり、１５
０°を超えると集光能力が低下する恐れがある。

【００１７】面状発光装置用調光シートの材質は透明な
有機材もしくは無機材であれば特に限定されない。透明
な有機材としては、ポリカーボネート、ポリエステル、
ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニルなどの樹脂
が例示される。透明な無機材の代表例はガラスである。
面状発光装置用調光シートは、好ましくは、後述する光
拡散シートの基材樹脂と同種の樹脂から成る。

【００１８】多数の凸条の形成は、通常、シートの出光
面になされるが、入光面になされてもよい。各凸条の頂
部は集光性能を損わない範囲で横断面凸弧状に丸めら
れ、各凹条の谷部は集光性能を損わない範囲で横断面凹
弧状に丸められている。凸弧の曲率半径は、凸条の溝深
さ、頂角、ピッチなどにより決定されるが、１０〜１０
０μｍである。また凹弧の曲率半径は、凹条の溝深さ、
頂角、ピッチなどにより決定されるが、好ましくは１０
〜１００μｍである。

【００１９】シートの製造手段および凸条と凹条の形成
方法としては、鋳造、溶剤キャスティング、異形押出
法、押出成型しながらのロールエンボッシング法、平板
への熱プレス法、モノマーキャスティング法、射出成型
法などがあるが、形成方法はこれらに限定されない。

【００２０】また、もう一方の面すなわち凸条および凹
条を有しない面は非平滑面になされている。非平滑面と
しては、たとえば微細でランダムな凹凸面が形成されて
いるものが好ましい。凹凸の大きさおよび深さは、この
面を平滑な面と接触させても、肉眼で視認できる程度の
大きさの光学密着が生じない値であれば、特に限定しな
い。非平滑面はまた、緩やかな波形面であってもよい。

【００２１】非平滑面の形成方法としては、面の成形と
同時にロール、金型などのパターンを転写する方法や、
成形済のシートにカレンダー掛け、サンドブラスト、ケ
ミカルエッチング、マット加工法、プレス法などで賦形
する方法が適用可能である。非平滑面の形成方法の特に
好適な例は、マット加工法、サンドブラスト法、プレス
法などである。

【００２２】面状発光装置用調光シートの厚さは５０μ
ｍ以上、好ましくは９０〜３００μｍである。この厚さ
が５０μｍ未満であると、凸条の付形が困難となること
がある。

【００２３】こうして構成される面状発光装置用調光シ
ートは、面状発光装置の素子として用いられる。すなわ
ち、図２に示すように、上記構成の面状発光装置用調光
シート(8) と、該面状発光装置用調光シートの後方に設
けられかつ背面に印刷ドットパターン(5) を有する導光
板(6) と、導光板(6) 両側面に設けられた光源(1) と、
導光板(6) の後側に設けられた反射板(3) とを具備した
面状発光装置(7) が得られる。面状発光装置(7) の前側
には液晶表示素子が設けられる。

【００２４】つぎに、面状発光装置(7) を構成する各素
子について説明する。

【００２５】まず、面状発光装置用調光シート(8) は上
述した構成を有する。面状発光装置用調光シート(8) は
複数枚を重ねて使用してもよく、また後述する従来タイ
プの光拡散シート(4) と併用してもよい。

【００２６】光源(1) としては、通常、陰極管が用いら
れる。陰極管は冷陰極管でも熱陰極管でも構わない。陰
極管のサイズその他は限定されない。陰極管は、導光板
(6)の左右両側面またはいずれか一方の側面に設けられ
ている。また、これは導光板(6) の三方の側面または四
方全側面に設けられることもある。

【００２７】導光板(6) は、ガラス、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ポリメチルメタクリレートなどの透
明性の良好な材料からなり、その背面すなわち反射板側
の面に、光源(1) からの光を出光面のどの位置からも均
一に出光するよう乱反射を起こさせる印刷ドットパター
ン(5) を施したものである。導光板(6) の厚さその他は
限定されない。

【００２８】反射板(3) としては、白色顔料を混入した
樹脂板、発泡樹脂板、金属蒸着樹脂板、金属板などが、
光線を遮蔽する作用のある板状のものであれば、限定な
く適用できる。反射板(3) は導光板(6) の非出光面側に
配され、導光板(6) の印刷ドットパターン(5) に接して
いる。

【００２９】光拡散シート(4) は、導光板(6) の印刷ド
ットパターン(5) の形状が使用者に視認されないよう、
光線を拡散するものであり、従来公知の光拡散剤練込タ
イプまたはランダム凹凸加工タイプがある。このシート
の厚さは限定されないが、通常１０μｍ以上、好ましく
は２０〜３００μｍである。この厚さが１０μｍ未満で
あると、十分な拡散性が得られないことがある。光拡散
シート(4) を構成する樹脂は透明な樹脂であれば特に限
定されなず、透明な樹脂としては、ポリカーボネート、
ポリエステル、ポリメチルメタクリレートなどが例示さ
れる。光拡散剤としては、従来公知のものが適用でき、
たとえば酸化チタン、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリ
カ・アルミナなどが例示される。光拡散剤の配合量は、
透明な樹脂１００重量部に対し、好ましくは５〜１００
重量部、さらに好ましくは１０〜５０重量部である。光
拡散シート(4) 製造のためのシートの成型方法として
は、材料を熱プレスする方法、同材料をＴダイで押出す
方法、フローキャステェング方法、その他公知の方法が
適用でき、形成されたシートによるヘイズ値が５０〜９
０％好ましくは７０〜８５％であれば、成型方法は特に
限定されない。

【００３０】

【実施例】この発明を下記実施例により具体的に説明す
る。

【００３１】実施例１ 図１において、メルトインデックス（２９０℃、1.9 ｋ
ｇ）４．０のポリカーボネートからなる方形シートの出
光面に、多数の凸条(9) と多数の凹条(12)とが交互にか
つ平行状に形成されている。各凸条(9) の頂部(9a)は横
断面凸弧状に丸められ、また各凹条(12)の谷部(12a) は
横断面凹弧状に丸められている。凸条(9) の２つの斜面
のなす角度は略直角である。シートの全厚さは２００μ
ｍ、凸条(9) の頂部(9a)から凹条(12)の谷部(12a) まで
の高さは１２０μｍ、凸条(9) のピッチおよび凹条(12)
のピッチはそれぞれ３５０μｍである。各凸条(9) の頂
部(9a)および各凹条(12)の谷部(12a) の各曲率半径は６
７μｍである。凸条(9) および凹条(12)は熱プレス法に
よって成型したものである。シートの裏面(11)はマット
ロール法によって微細な凹凸面に賦形されている。こう
して、表面に多数の凸条(9) を備えかつ裏面(11)が凹凸
面になされた面状発光装置用調光シート(a)が構成され
ている。

【００３２】性能試験 上記面状発光装置用調光シートを備えた面状発光装置に
ついて、正面輝度および輝度比を測定し、また外観を観
察した。

【００３３】Ｉ）輝度 画面の明るさを測定するため、陰極管(1) 、導光板(8)
、反射板(3) 、光拡散シート(4) として下記のものを
用い、面状発光装置を製作した。

【００３４】 陰極管：直径３．０ｍｍ、長さ１３０ｍｍの冷陰極管 導光板：縦１３０ｍｍ、横２６０ｍｍ、厚さ３．０ｍ
ｍ、材質アクリル樹脂、下面に乱反射用ドット印刷が施
されている 反射板：厚さ１００μｍ、白色顔料（酸化チタン）２０
重量％を練り込んだポリカーボネート 光拡散シート：炭酸カルシウム１０重量％を練り込んだ
ポリカーボネート。

【００３５】エッジライト方式の面状発光装置の基本構
造を示す図２において、光源としての陰極管(1) は、背
面に印刷ドットパターン(5) を有する導光板(6) の両側
面に配されている。導光板(6) の後側に反射板(3) が配
され、導光板(6) の前側にはこの発明による面状発光装
置用調光シート(8) が配置されている。面状発光装置用
調光シート(8) は、凸条(9) を備えた面が出光面にな
り、凸条(9) が陰極管(1) と平行するように設置されて
いる。

【００３６】上記面状発光装置(7) において、法線（０
°）方向および法線から３０°の方向から輝度を測定し
た。輝度の測定は先に説明したとおりである。

【００３７】II))外観 上記面状発光装置(7) において、画面に外観上の問題が
ないかどうか調べた。 実施例２〜４ シート材料、凸条および凹条のサイズ、裏面の賦形方法
を表１に示す値に変え、シート(a) の場合と同様にし
て、それぞれ面状発光装置用調光シート(b)(c)(d) を得
た。該面状発光装置用調光シートを備えた面状発光装置
について、実施例１と同様にして性能試験を行った。な
お、実施例４の面状発光装置用調光シート(d) は図３に
示すとおりであり、その非平滑面(11)はプレス法により
緩やかな波形面に形成されている。

【００３８】比較例１ 本発明による面状発光装置用調光シートを備えない面状
発光装置について、実施例１と同様にして性能試験を行
った。

【００３９】比較例２〜３ シート材料、凸条のサイズ、裏面の賦形方法を表１に示
す値に変え、シート(a) の場合と同様にして、それぞれ
面状発光装置用調光シート(e)(f)を得た。面状発光装置
用調光シートを備えた面状発光装置について、実施例１
と同様にして性能試験を行った。

【００４０】実施例および比較例の各面状発光装置用調
光シートのシート材料、凸条のサイズ、裏面の賦形方
法、ならびに性能試験結果を表１にまとめて示す。

【００４１】

【表１】表１から明らかなように、実施例の面状発光装
置用調光シートは、比較例のものに比べ、法線（０°）
方向および法線から３０°の方向において優れた輝度を
示し、外観的にも勝っている。

【００４２】

【発明の効果】この発明による面状発光装置用調光シー
トは、面状発光装置用調光シートと導光板と光源と反射
板とを具備する面状発光装置に用いる面状発光装置用調
光シートであって、片面に、頂部が横断面凸弧状に丸め
られた多数の凸条と、谷部が横断面凹弧状に丸められた
多数の凹条とが交互にかつ略平行状に配列されており、
前記凸条の２つの斜面のなす角度は３０〜１５０°であ
りかつ横断面凸弧状の曲率半径は１０〜１００μｍであ
ることを特徴をとするものなので、これを用いた面状発
光装置は、調光シートを使用しない場合と比較して正面
方向の輝度を向上させることができると共に、導光板背
面のドットパターンが確実に見えなくなるようにし、適
度な光拡散性を発揮し、液晶表示素子と同程度の視野角
を保持することができ、さらに液晶表示面の格子状の区
画線とプリズムシートの稜線および谷線とが干渉（モア
レ現象）を来たさないようにすることができる。

【００４３】また、面状発光装置用調光シートの他の面
は光学的に非平滑面になされているので、面状発光装置
用調光シートは導光板と光学密着を来たして干渉を起こ
す恐れがなく、また、光拡散にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】面状発光装置用調光シートを示す断面図であ
る。

【図２】図１の面状発光装置用調光シートを用いたエッ
ジライト方式の面状発光装置における輝度の測定方法を
示す概略図である。

【図３】面状発光装置用調光シートを示す断面図であ
る。

【図４】エッジランプ型の発光装置における輝度分布を
示す図である。

【図５】エッジランプ型の発光装置における輝度分布を
示す図である。

【図６】従来のエッジライト方式の面状発光装置を示す
断面図である。

【図７】従来のエッジライト方式の面状発光装置を示す
断面図である。

【符号の説明】

(1) 光源 (2) 液晶表示素子 (3) 反射板 (4) 光拡散シート (5) ドットパターン (6) 導光板 (7) 面状発光装置 (8) 面状発光装置用調光シート (9) 凸条 (9a) 頂部 (10) 輝度計 (11) 裏面 (12) 凹条 (12a) 谷部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−142401（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−91905（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−32888（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面状発光装置用調光シートと導光板と光
   源と反射板とを具備する面状発光装置に用いる面状発光
   装置用調光シートであって、片面に、頂部が横断面凸弧
   状に丸められた多数の凸条と、谷部が横断面凹弧状に丸
   められた多数の凹条とが交互にかつ略平行状に配列さ
   れ、他の面が光学的に非平滑面になされており、前記凸
   条の２つの斜面のなす角度は３０〜１５０°でありかつ
   横断面凸弧状の曲率半径は１０〜１００μｍであること
   を特徴をとする面状発光装置用調光シート。
2. 【請求項２】 非平滑面がマット加工法、サンドブラス
   ト法またはプレス法により形成された微細凹凸面である
   請求項１記載の面状発光装置用調光シート。
3. 【請求項３】 非平滑面が緩やかな波形面である請求項
   １記載の面状発光装置用調光シート。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のうちいずれか１記載の面
   状発光装置用調光シートを備えた液晶表示装置。