JPH07159607A - 光制御シート及びこれを備えた面状発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶ディスプレイや液晶テレビ又は電飾看板
等に用いた場合に正面方向が充分明るくなる集光性を有
し、ある程度の視野角範囲内であればあらゆる方向に均
等に明るく見え、かつ出射ロスのない光制御シート及び
これを備えた面状発光性装置を提供する。 【構成】 光制御シート１０は、少なくとも一面に略四
角錐形状の多数の究起１１が隣接して設けられる。突起
１１の頂角αは７０°以上１２０°以下であるのが望ま
しく、その底面１３の対角線長さａは３０μｍ以上１５
０μｍ以下であるのが望ましい。隣り合う突起１１の底
辺１３同士の間隔ｂは１０μｍ以下であるのが望まし
い。突起１１の頂点１２に丸みを設けても良い。面状発
光装置２０は、光制御シート１０を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タやワードプロセッサ等の液晶ディスプレー、液晶カラ
ーテレビ等を構成する面状発光装置、あるいは電飾看
板、施設照明などに用いられる面光発光装置に用いる光
制御シート及びこれを備えた面状発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示画面は自家発光性を有しないの
で、視認性を高めるためには他からの照明を必要とし、
そのため、液晶表示素子の背面から光を当てる光源ユニ
ット（以下「バックライトユニット」と言う。）が考案
された。

【０００３】バックライトユニットは、その開発当初に
おいては蛍光管などの光源を液晶表示素子の背面に直接
配した構造をとっていたが、最近では全ユニットの厚み
を薄くして機器の小型化を図るために、光源を液晶表示
素子の少なくとも一側面に配したエッジライト方式をと
ることが多い。

【０００４】図４は、エッジライト方式の面状発光装置
の一例を示す。この面状発光装置は、透明な導光板３０
の一側面に光源として蛍光管３１が配されている。導光
板３０の背面側には塗料のドットパターン３２が形成さ
れている。このドットパターン３２は、側面の蛍光管３
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３０の背面に形成された光散乱性の印
刷パターンであり、疑似光源と呼ばれるものである。ま
た、導光板３０の背面に沿って反射板３３が配されてい
る。

【０００５】このような面状発光装置において、蛍光管
３１から発せられた光線は、導光板３０背面のドットパ
ターン３２によって乱反射され、導光板３０前面より前
方へ出射される。この際、図５に示す如く、蛍光管３１
から発せられた光線による出射光のほとんどは導光板３
０の法線方向から大きくはずれた方向へ出射され（出射
光パターンＢの状態）、またその分布も著しく急峻であ
ることから、通常、導光板３０の法線方向より観察する
使用者にとっては液晶表示画面が非常に暗い画面となっ
てしまう。

【０００６】この欠点を解消するため、導光板３０の前
面に光制御シートが配される（図６〜７）。従来の光制
御シートとしては、透明なガラス又はプラスチックシー
トに無機又は有機の光拡散剤が含有されたもの（特開平
３−７８７０１号公報）や、透明プラスチックシートの
前面にマット加工やシボ加工などにより粗度Ｒａ＝１０
０〜１５０μｍ程度の微細なランダム凹凸を形成したも
のが知られている（特開昭６２−２９６１８号公報）。

【０００７】さらに、他の光制御シートとして、一面
が、断面略三角形の多数のプリズム部又は頂部が凸弧状
の断面略三角形の多数の山部が平行状に配列された構造
面となされているシート（以下「プリズムシート」と言
う。）も提案されている（特願平４−１１８６４号）。
プリズムシートは片面に多数の小さなプリズムを並列状
に並べたものであり、これに入射した光線を屈折あるい
は反射させる機能を有する光学機能シートである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光制御
シートのうち、光拡散剤を用いた光制御シート３４の場
合、図６に示すように、使用者に不用な方向への光線の
反射（斜め方向の出射）が多く（出射光パターンＣの状
態）、また光制御シート３４と導光板３０の界面での乱
反射による光線の損失も無視できない。そのため、液晶
表示素子の照明に用いた場合、正面方向への出射光量が
少ないという問題があった。

【０００９】また、ランダム凹凸面を形成した光制御シ
ートの場合、光拡散剤を用いた上記シートよりは集光性
に優れるが、なお出射光量が少ない。そのため、最近の
バックライトの高輝度化等の要求に対しては完全なもの
とはいえない。

【００１０】さらに、プリズムシート３５を用いた場
合、図７に示すように、プリズムシート３５の光線の各
出射角度における強度分布、すなわち出射光パターンＤ
は法線方向への光線の出射が著しく増加している。しか
しながら、この場合、出射光の指向性が強すぎるために
視野角度が非常に狭く、使用者の位置が僅かでも移動す
ると観察される輝度は急激に低下する。特に三角形断面
の溝方向と直角方向の視野角は著しく狭い。すなわち面
発光性の左右、前後等により視野角特性が異なり、いず
れの面から見ても一定の視野角を持たせないという欠点
を有する。また、プリズムの断面形状が左右対象な二等
辺三角形であることから、図８に示すように法線方向へ
の有効な出射光Ｘの他に出射光Ｙのような無用な出射が
多く生じる。また液晶表示素子との干渉もより（モア
レ）の問題発生する場合がある。

【００１１】本発明は上記の点に鑑み、液晶ディスプレ
イや液晶テレビ又は電飾看板等に用いた場合に正面方向
が充分明るくなる集光性を有し、ある程度の視野角範囲
内であればあらゆる方向に均等に明るく見え、かつ出射
ロスのない光制御シート及びこれを備えた面状発光性装
置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
面に、略四角錐形状の多数の究起を隣接して設けたこと
を特徴とする光制御シートを提供する。

【００１３】前記略四角錐形状の突起の頂角は７０°以
上１２０°以下であるのが望ましい。また、前記略四角
錐形状の突起の底面の対角線長さは３０μｍ以上１５０
μｍ以下であるのが望ましい。さらに、隣り合う前記突
起の底辺同士の間隔は１０μｍ以下であるのが望まし
い。なお、前記略四角錐形状の突起の頂点に丸みを設け
ても良い。

【００１４】また本発明は、請求項１記載の光制御シー
トを備えた面状発光装置を提供する。

【００１５】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１６】図１（Ａ）は本発明の光制御シートの一例
を示す。本発明の光制御シート１０は、少なくとも一面
に、略四角錐形状の多数の究起１１を隣接して設けたも
のである。具体的には、略四角錐形状の究起をすきまな
く、且つ底辺１３が隣接するように多数個配列したもの
である。

【００１７】前記略四角錐形状の突起１１は、図１
（Ｂ）に拡大して示すように、その頂点１２の頂角α
（四角錐の一側面を構成する三角形の一つの角で頂点１
２と共通の点を有する角）は７０°以上１２０°以下で
あるのが望ましく、特に９０°が最適である。前記範囲
外の角度では光制御シート１０の集光性が低下する。

【００１８】前記略四角錐形状の突起１１の四角形状の
底面１４の対角線長さａは３０μｍ以上１５０μｍ以下
であるのが望ましい。３０μｍ以下では工業的に経済性
高く賦形することが困難であり、１５０μｍ以上では集
光能力及び画質の低下を招く。

【００１９】隣り合う前記突起１１の底辺１３同士の間
隔ｂは１０μｍ以下であるのが望ましい。すなわち、隣
り合う底辺１３と底辺１３の間（谷部）は集光に寄与し
ないので、その間隔ｂは狭ければ狭いほど良い。この間
隔ｂが１０μｍを越えると、集光密度に問題が生じて正
面輝度の低下や画質低下を招く。

【００２０】前記略四角錐形状の突起１１の頂点１２
は、丸みを設けてあってもよいし、前記突起１１の底面
と平行な平面を有する構造でも良い。これにより視野角
の絶対値が調整可能となる。

【００２１】光制御シートの材質は透明な樹脂であれば
特に限定するものではないが、ポリメチルメタクリレー
トやポリカーボネート等の光透過性の良好な樹脂が好適
である。そして、これらの樹脂を熱溶融又は光硬化等の
方法により賦形することにより所定のシートが得られる
が、製法は特に限定するものではない。

【００２２】光制御シートの全体厚さは０．１０〜０．
５０ｍｍが好ましい。０．１０ｍｍ以下だと、光制御シ
ートの腰がなくハンドリングしにくい。０．５０ｍｍ以
上になると、これを用いた面状発光装置の小形化が難し
くなる等の点で難点がある。

【００２３】光制御シートの前記突起を設けた構造面の
反対面は、拡散性を付与する等の目的でマット加工を施
しても良い。

【００２４】図２は上記光制御シートを備えた面状発光
装置の一例を示す。この面状発光装置２０は、透明な導
光板２３の一側面に光源として蛍光管２１が配され、導
光板２３の背面側にドットパターン２２が形成され、さ
らに導光板２３の背面に沿って反射板２４が配されてい
る。そして、導光板２３の前面に前記した光制御シート
１０が配されている。

【００２５】図３は、本発明の面状発光装置２０の出射
光分布を示す。図からわかるように、本発明の面状発光
装置２０は法線方向の出射光量が十分で且つその出射光
パターンＡはあまり急峻でなく、適度な広がりを持った
出射光分布が得られる。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。な
お、本発明は以下に挙げる実施例のみに限定されず、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であ
る。

【００２７】以下に示す面状発光装置に各実施例又は比
較例の光制御シートを装着し、その正面輝度、視野角及
び発光外観品位を調べた。

【００２８】（使用した面状発光装置） 方式：片側エッジライト方式（短辺１灯） 光源：太さ３．５ｍｍ、長さ１３５ｍｍの冷陰極管 導光板：厚さ３ｍｍ、横２０５ｍｍ、縦１３５ｍｍのＰ
ＭＭＡ板 光拡散シート：導光板裏面の拡散性付与の為のドットパ
ターンの視認防止の為、厚さ０．２０ｍｍのポリカーボ
ーネート製の市販光拡散シート（表面に微細凹凸からな
るエンボスを付与）を使用した。 印加重圧：１２Ｖ

【００２９】（評価方法） 正面輝度：バックライトの決められた９点の正面方向か
らの輝度（法線方向）をＪＩＳ−Ｃ７６１に基づいて測
定し、その平均値を求めた。 視野角：バックライトの中央１点について、冷陰極管と
平行方向及び直角方向の両方向にて角度を変えた輝度を
測定し、正面輝度（法線方向輝度）の５０％の値を有す
る角度を求めた。

【００３０】突起形状及びシートの厚さが以下のような
実施例及び比較例の光制御シートを作成した。

【００３１】（実施例１） 突起頂角：９０° 突起底面の対角線長さ：７５μｍ 隣り合う突起の底辺同士の間隔：５μｍ シートの厚さ：２００μｍ

【００３２】（実施例２） 突起頂角：１００° 突起底面の対角線長さ：１００μｍ 隣り合う突起の底辺同士の間隔：５μｍ 突起頂点の形状：突起頂点を底面と平行にスライスし、
そのスライス面（四角形）の対角線長さが５μｍである
ような形状とした。 シートの厚さ：２００μｍ

【００３３】（比較例１） 市販プリズムシートを用いた。 プリズム頂角：９０° プリズムピッチ：３５μｍ プリズムシートの配置：冷陰極管に平行にプリズム溝を
配置した。

【００３４】（比較例２）隣り合う突起の底辺同士の間
隔を１５μｍとした以外は実施例１と同じ光制御シート
を用いた。すなわち、究起密度を実施例１よりも低下さ
せたものを用いた。

【００３５】（比較例３）突起の頂角を１２５°とした
以外は実施例１と同じ光制御シートを用いた。

【００３６】評価結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
晶ディスプレイや液晶テレビ又は電飾看板等に用いた場
合に正面方向が充分明るくなるような集光性が得られ、
ある程度の視野角範囲内であればあらゆる方向に均等に
明るく見え、かつ出射ロスも抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光制御シートの一実施例を示し、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は突起１１を拡大して示す説明
図である。

【図２】本発明による光制御シートを用いた面状発光装
置の一実施例を示す断面図である。

【図３】本発明による光制御シートを用いた面状発光装
置の出射光分布を示す説明図である。

【図４】従来の面状発光装置の一実施例を示す断面図で
ある。

【図５】光制御シートを用いない従来の面状発光装置の
出射光分布を示す説明図である。

【図６】光制御シートを用いた従来の面状発光装置の出
射光分布を示す説明図である。

【図７】プリズムシートを用いた従来の面状発光装置の
出射光分布を示す説明図である。

【図８】プリズムシートを用いた従来の面状発光装置の
出射光の様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 光拡散シート １１ 突起 １２ 頂点 １３ 底辺 １４ 底面 ２０ 面状発光装置 ２１ 蛍光管 ２２ ドットパターン ２３ 導光板 ２４ 反射板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一面に、略四角錐形状の多数
   の究起を隣接して設けたことを特徴とする光制御シー
   ト。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光制御シートを備えた面
   状発光装置。