JPH0695107A - バックライト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置のバックライトとして、厚みが
薄くかつ高輝度な、ものを提供する。 【構成】 光反射層、導光板、光拡散層をこの順に積層
してなるパネル用バックライトであって、導光板の出光
面側に複数枚の光拡散シートを積層して上記の光拡散層
を形成させ、且つ、その光拡散シートの少なくとも１枚
は、他の光拡散シートと、材質を異にするかあるいは光
拡散性を異にするかの少なくともいずれかの組合せとし
た。このような構造のバックライト、薄型で、網点模様
が視認されにくく高輝度な面発光体となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型又は半透過型パ
ネル、例えばワードプロセッサーやパーソナルコンピュ
ーターの液晶ディスプレーを背面より照明するパネル用
バックライトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ラップトップ型やノートブック型
のワードプロセッサーやコンピュータ等の表示装置とし
て、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶
表示装置が用いられている。このようなバックライトに
は、図８に示すように、透光性の導光板１０１の一端部
に、蛍光管のような線状光源１０４を併設するエッジラ
イト方式がよく用いられる。このエッジライト方式の場
合、図９に示すように、導光板１０１の一方の面（図の
下側の面）にこの導光板の材料よりも屈折率が大きい光
拡散物質１０６を部分的に被覆し、その面のほぼ全面を
光反射層１０３で覆い、導光板１０１のもう一方の面
（図の上側の面）には光拡散性の板又はシートを配置し
て光拡散層１０２を形成させたものが多い。この場合、
部分的に被覆される上記の光拡散物質１０６は、技術的
な理由から円形、楕円等の網点状にスクリーン印刷等に
よって形成されることが多い。

【０００３】以下に図９の断面図をもとに、従来一般に
用いられているバックライトの構成と作用を示す。

【０００４】線状光源１０４（以下「ランプ」と記す）
には通常冷陰極管が使われ、反射効果の高いランプケー
ス１０５によって覆われている。ランプ１０４が点灯す
ると、ランプの光は対面する透明アクリル板等からなる
導光板１０１の入光側端面１０７から導光板１０１の中
に導かれる。入光側端面１０７に対面しない方向に出た
光はランプケース１０５によって反射されて入光側端面
１０７に集められ導光板１０１の中に導かれる。

【０００５】導光板１０１の片面には白色インク等によ
って光拡散物質１０６の乱反射印刷が施されている。こ
の乱反射印刷（以下「印刷面」と記す）は、ランプ１０
４の近くでは濃度が淡くランプから遠くなるほど濃くし
てある。実際にはインクの濃度を段階的に変えるのが難
しいため、円形等の網点状の印刷を、ランプ１０４に近
いところは網点の面積比を小さくし、ランプ１０４から
遠くなるにつれ網点の面積比を大きくするように印刷し
ている。印刷面１０６で乱反射した光は導光板１０１を
透過し、シート材料等で形成された光反射層１０３（以
下「光反射シート」と記す）で反射した光を合わせて、
同じくシート材料等で形成された光拡散層１０２（以下
「光拡散シート」と記す）を介して外部に出光される。

【０００６】光反射シート１０３は、印刷面１０６側か
ら光が外へでるのを防ぎ、光拡散シート１０２の面から
光が出る様にするために設けている。光拡散シート１０
２は、これがないと印刷面１０６の網点から反射される
光が拡散されず、あたかも夜空の星の様な輝点となり均
一な発光面が得られないためこれらの輝度ムラを、拡散
により均一化させた発光面を得るために設けている。導
光板入光側端面１０７から入光した光の一部は、導光板
１０１の反対側の端面１０８（以下「端面」と記す）に
達し、そのままではこの端面１０８から外に出光してし
まう。本来、導光板１０１に入射した光は、全て光拡散
シート１０２の面から出光させることが望ましく、導光
板１０１の端面から出光してしまっては、その分、光拡
散シート１０２の面から出る光が減ずるため、導光板１
０１の端面には反射シート（又は反射板：以下「反射テ
ープ」と総称する）を貼るか又は空気層を介して反射板
を配置して、端面１０８に達した光を反射させて導光板
１０１の中に戻す様にしている。なおこの反射テープ
は、上記の端面１０８の他にランプに直接対面しない導
光板１０１の側面にも貼るか又は空気層を介して配置さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の様な従
来のバックライトの構成では以下のような問題が生じ
る。即ち、 （１）近時は装置そのものの厚さが薄くなる傾向にあ
り、それにつれて板厚の薄い導光板が要求される。そし
てこれに従って、均一な面発光を維持するために、印刷
面１０６の各網点の大きさを小さくしなければならない
ことや、網点から光拡散シート１０２までの距離が接近
するために、印刷面１０６の網点の影が完全には拡散し
きれずに輝点として視認されるようになるという問題が
ある。このために、実際上では、導光板の厚みの低減は
せいぜい３ｍｍ程度までが限度である。

【０００８】（２）光拡散シートの総厚を厚くすれば網
点が輝点として視認されるような輝度ムラの不具合を解
消できるが、反面、厚さが増す分、光線透過率が落ちて
表面輝度が低下する。

【０００９】この発明は、上記した問題点をなくし、よ
り特性が良く、且つ厚みを薄くしても輝度ムラのない安
定した面状発光を行なうことができるバックライトを提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の点
につき種々の検討を行った結果、エッジライト方式のバ
ックライトにおいて、導光板の出光面側に設ける光拡散
層を、複数枚の光拡散シート等を積層した積層体として
形成させると共に、この光拡散層を形成する光拡散シー
ト等の少なくとも１枚が、他の光拡散シート等に対し
て、材質が異なるか及び／又は光拡散性が異なる構成に
すると、光拡散層から出光する光の輝度ムラが少ない、
つまり印刷された網点模様が視認されにくくなる（以下
これを「シートの隠蔽効果」という）ばかりでなく、バ
ックライトの輝度曲線が変化し、出光面に降ろした法線
方向に対する光の指向性がより強くなり、実質的に出光
面に降ろした法線方向に対しては、これを用いない場合
に比較して高輝度が得られるバックライトとなることを
見出し本発明を完成した。

【００１１】上記の構成において、光拡散層を構成する
積層体を形成する光拡散シート等とは、一般的には硬質
の材料からなる場合には板（光拡散板）と呼ばれ、軟質
材料からなる場合にはシート（光拡散シート）と呼ばれ
るが、本発明はこれらの板，シートの何れでもあっても
よい。この光拡散シート等は、透光性材料からなるもの
であり、その材質はポリエステル、ポリビニルクロライ
ド（ＰＶＣ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、アク
リル、ポリカーボネイト（ＰＣ）、トリアセテート（Ｔ
ＡＣ）、ガラス等の透光性材料であればよく特に限定さ
れない。これらは単独でも用いられるが、ＨＤＰＥ又は
ＴＡＣとＰＣとの組み合わせで用いることが特に好まし
い態様である。

【００１２】またこれらの光拡散シート等は、上記した
透光性材料を例えば２軸延伸押し出し成形、カレンダー
フォーミング、インフレーションフォーミング、エンボ
ス加工、サンドブラスト加工、熱プレスによる金型成形
加工、化学処理等の方法で結果的に光拡散性を付与する
方法で形成することができる。又ここで用いる光拡散シ
ートの厚さは、一般的には５〜４００μｍ、好ましくは
２０〜３００μｍとすることがよい。この範囲を外れる
と、輝度の向上効果やシートの隠蔽効果が減ずる傾向を
招く。

【００１３】本発明では、前記した光拡散シート等の複
数枚を積層して光拡散層を形成するが、積層する光拡散
シート等の内の少なくとも１枚と、これ以外の他の光拡
散シート等とは、そのシートの材質及び／又は光拡散性
が異なるものを用いる事が重要である。ここで「光拡散
性が異なる」とは次のことをいう。即ち、各々の光拡散
シートをバックライトの出光面に配置して面発光させた
際に、その面上のある測定点の輝度は出光する光の面に
対する角度により変化し、しかもその変化を示す曲線は
光拡散シートの材質や厚み等々によって異なる。

【００１４】ところで本発明が対象とする液晶ディスプ
レイは、その表示面に降した法線方向から視認する角度
が大きくなる程コントラストが低くなるため、実用上、
前記法線方向近傍での輝度が重視される。そこで、光拡
散シートの法線方向に対しての指向性の強弱に違いをも
つことを基準として上記の光拡散性の特性が異なるシー
トが選択される。

【００１５】なお、上記の指向性のより強い光拡散シー
トを上面に、即ち複数枚積層した光拡散シートにおい
て、導光板からより遠い部分に配置することが好ましい
態様である。

【００１６】一定電力で駆動させているバックライトの
導光板からの光が光拡散シートに入射すると、光は拡散
透過又は反射屈折を繰返して、光拡散シートから出光す
る。この時の面輝度を、図３に示すように、輝度計１０
により、視野角１度で、出光面上の任意の測定点１２へ
降した法線方向に対しての角度１１を０度から６０度ま
で変化させ、測定点から輝度計までの距離５０ｃｍで測
定した時の輝度曲線を図４に示した。この図から、用い
る光拡散シートの材質及び／又は光拡散性が異なると、
輝度曲線も異なり、法線方向に対しての指向性の強弱が
あることが判る。本発明では、法線方向以外の輝度値に
比較して法線方向の輝度値がより大きい光拡散シートを
指向性のより強い光拡散シートと言う。本発明では前記
光拡散シートを２〜６枚、好ましくは２〜４枚用いる。

【００１７】本発明で、前記したように、導光板の出光
面側に、光拡散シートを積層することによって、実質的
に光拡散シートの出光面側に降した法線方向に対する輝
度が法線から６０度の場所の輝度に比較して大きくな
る、材質及び／又は光拡散性が異なる異種の光拡散性の
光拡散シートを複数枚積層して構成すると、導光板の一
方の面に形成された光拡散物質の網点模様を、複数枚積
層した光拡散シートの隠蔽効果により視認されにくくす
るだけでなく、更に、導光板より出光する光の輝度が増
幅され、又、光の指向性がより強化される。

【００１８】

【実施例】次に本発明を図面に示す実施態様に基づいて
更に詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の一実施態様の斜視図であ
り、図２は、エッジライト方式のバックライトの一例を
示す断面図である。本発明の構成は、特定の光拡散シー
トを用いた以外は、基本的には、前記した従来のバック
ライトの構成と同様である。図中１は導光板であり、光
を効率よく通過させる物質であればよく、石英、ガラ
ス、透光性の天然又は合成樹脂、例えばアクリル系樹脂
等である。２は導光板の出光面側にそれを積層すること
によって、実質的に光拡散シートの出光面側に降した法
線方向に対しての輝度がより大きくすることができる光
拡散シートで、少なくとも１枚は、他の光拡散シートと
それを構成すると材質及び／又は光拡散性を異にしたも
のを複数枚積層した光拡散シートである。又、必要に応
じて、この積層した光拡散シートの周辺部を導光板に対
して溶着あるいは接着シールしてもよい。

【００２０】図２に示すように導光板に施す光拡散物質
６は、導光板の材質に比較して高屈折率を持ち、かつ拡
散反射率が大きい顔料、例えばチタンホワイトを含んだ
塗料、印刷インキ等である。これらをスクリーン印刷等
の方法で導光板面上にドット状に印刷する。光反射シー
ト３は光拡散物質を被覆した導光板の面のほぼ全面を覆
うように配置する。４は線状光源で、好ましい態様とし
ては、導光板の端部に光が入光するための間隙（スリッ
ト）を有する光反射器５で、線状光源の光源面とある幅
の間隙をもたせた状態で覆われており、導光板の少なく
とも一端面７に近接してその中心軸が導光板の端面とほ
ぼ平行となるように設置される。

【００２１】前記線状光源は、蛍光管、タングステン白
熱管、オプティカルロッド、ＬＥＤを配列した物等があ
るが、蛍光管が好ましく、省電力の面から、電極部を除
く発光部の長さが、近接する導光板の端部の長さとほぼ
等しいことが好ましい。

【００２２】また、導光板１の線状光源４を近接させて
いない端部の全部または１部に、そこから漏れる光を有
効に利用しバックライトの発光効率を高める目的で、光
反射テープを密着（あるいは反射板を近接）させて設け
ることが好ましい。

【００２３】本発明の主要部は、このような構成からな
り、パネル、特に液晶パネルのバックライトとして使用
される。本発明では、更に以下に示すような構成とする
ことが好ましい。

【００２４】即ち、本発明の導光板に施す光拡散物質
は、ドット状即ち網点状に形成するものであるが、この
ドットの形状は特に制限されるものでなく、円形、楕
円、角形、交差線で形成されたいづれでもよい。これら
は導光板上に仮想される一定の間隔を持った直交線の交
点（グリッド）上に施されるが、直交線の間隔は０．５
〜３ｍｍ更に好ましくは０．８〜２ｍｍの間で導光板の
厚さに応じて適宜選択される。

【００２５】更に、前記光拡散物質の被覆状態は、導光
板面上で線状光源部近傍で被覆率が１％〜５０％、光源
から最遠部で２０％〜１００％であることが好ましく、
光源からの距離が大となるにつれて、光源から線状光源
を近接させた一側面端部の被覆点から始めて被覆率が順
次大となるように被覆することが好ましい。又、導光板
の、線状光源の反対側端部近傍ではこの被覆率はそれま
での被覆率と同等か又は減少させて被覆してもよい。こ
こで言う被覆率とは、導光板面の単位面積当たりに施し
た光拡散乱物質の被覆面積の割合を言う。

【００２６】実施例 本実施例では、厚さ２．５ｍｍのアクリル板を導光板と
して用いた。又、光拡散シートは厚さ１００μｍのポリ
エステルシートで、このシート１枚では導光板面に、印
刷した網点（形状：円形、大きさ：３６０〜１１５０μ
ｍ、密度：１．２ｍｍピッチ）模様が視認されるもので
あった。また、本実施例中の輝度は通常使用されるのと
同様に発光面に対する法線方向の輝度を言う。輝度の測
定は、図３に示すように、輝度計１０により、視野角１
度で、出光面上の任意の測定点１２へ降ろした法線方向
に対しての角度１１を０度から６０度まで変化させ、測
定点から輝度計までの距離５０ｃｍで測定した。なお上
記の網点模様の状態の判定は観察者の判断によったが、
一般的に人の目の解像限界は５０〜７５μｍ程度とされ
ている。

【００２７】上記の導光板と各種の光拡散シートを用い
て図２に示した構成のバックライトを形成し、上記の試
験を行なった。なお、複数枚の光拡散シート２のうち、
上面のものは指向性のより強い光拡散シートとした。こ
の測定試験の結果、上記の順で積層すると、網点印刷６
の網点模様が見えなくなる前後の積層枚数（本実施例で
は２〜４枚）が最高の輝度を示した。

【００２８】図５、図６は前記ポリエステルの光拡散シ
ート１枚を用いたときの輝度に対し、その上に指向性の
より強い光拡散シートを積層するとどの程度輝度向上効
果を持つかを調べた結果を示すものである。なお指向性
の判定は、夫々の光拡散シートをバックライトの出光面
に配置して発光させ、その面上のある測定点での輝度に
より判定した。この結果ではＴＡＣ３８μｍのフィルム
を３枚積層したものが最もよく、１４％程度の輝度が向
上した。しかしそれ以上の枚数では光線透過率の低下の
影響で輝度は低下した。また、それぞれの最高輝度値を
示す枚数の前後で網点模様は隠蔽された。実用上はあま
り多数枚の光拡散シートを積層せず、できるだけ少ない
枚数で網点印刷が隠蔽でき、かつ最高の輝度を示すもの
が良い。図７は前記ポリエステルの光拡散シート１枚を
用いたときの輝度に対し、それぞれの光拡散シート１〜
５枚の上に指向性のより強い光拡散シート（具体的には
ＰＣ）を１枚積層するとどの程度輝度向上効果を持つか
を調べたものである。この結果ではＴＡＣ３８μｍのフ
ィルムを２〜３枚積層したものが最もよく、１６％程度
の輝度が向上した。しかしそれ以上の枚数では光線透過
率の低下の影響で輝度は低下した。また、それぞれの最
高輝度値を示す枚数の前後で網点模様は隠蔽された。実
用上はあまり多数枚の光拡散シートを積層せず、できる
だけ少ない枚数で網点印刷が隠蔽でき、かつ最高の輝度
を示すものが良い。

【００２９】

【発明の効果】本発明のように、少なくとも１枚は光拡
散性が異なる複数枚の光拡散シートを積層することによ
り、本来持つバックライトの特性を損なわずに、輝度が
向上する効果を得る。又、例えば網点印刷された光拡散
乱物質の隠蔽効果も向上し、これを用いた面発光体を、
例えば２．５ｍｍ程度まで薄型化できるという効果が期
待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様のバックライトの斜視図。

【図２】同バックライトの断面図。

【図３】本発明で用いた測定方法の概要を説明する図。

【図４】本発明の実施例で用いた光拡散シートの指向性
の測定結果を示す図。

【図５】実施例１で用いた光拡散シートの組み合わせと
輝度の変化の図。

【図６】実施例２で用いた光拡散シートの組み合わせと
輝度の変化の図。

【図７】実施例３で用いた光拡散シートの組み合わせと
輝度の変化の図。

【図８】従来例のバックライトの斜視図。

【図９】同従来例のバックライトの断面図。

【符号の説明】

１…導光板 ２…光拡散シート ３…光反射シート ４…線状光源 ５…光反射器 ６…光拡散物質 ７…入光側端面 ８…端面 ９…本発明の一実施態様のバックライト １０…輝度計光拡散性シートの任意の出光面 １１…出光面に降ろした法線方向に対しての角度 １２…測定点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 徹 三重県四日市市坂部ケ丘１丁目1667−10 (72)発明者 土屋 春海 三重県四日市市坂部ケ丘２丁目１−84

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光反射層、導光板、光拡散層をこの順に
   厚み方向に積層してなるパネル用バックライトにおい
   て、 導光板からの光の出光面をなす上記光拡散層を、光拡散
   シートの複数枚を積層した積層体として形成すると共
   に、この積層体を形成している光拡散シートのうちの少
   なくとも１枚と、残りの他の光拡散シートとを、材質が
   異なるか及び／又は光拡散性が異なるシートの組合せと
   したことを特徴とするパネル用バックライト。
2. 【請求項２】 請求項１において、光拡散シートは、硬
   質の板であるか又は軟質のシートであることを特徴とす
   るパネル用バックライト。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、光拡散シート
   の複数枚で光拡散層を形成する積層体は、発光した際の
   輝度曲線が法線方向に対しての指向性の相対的に強い光
   拡散シートを、該積層体の外面側に配置した構造をなす
   ことを特徴とするパネル用バックライト。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、光
   拡散シートの材質が、ポリエステル、ポリビニルクロラ
   イド、高密度ポリエチレン、アクリル、ポリカーボネイ
   ト、トリアセテート、ガラスから選ばれる１種以上であ
   ることを特徴とするパネル用バックライト。