JPH09138407A - エッジライト型光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エッジライト型面光源の視角方向による輝度む
らが改善された光源装置を提供する。 【解決手段】エッジライト型面光源の出射面に微小なル
ーバーを組み込んだシートを設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小なルーバーを
組み込んだシートを利用したエッジライト型光源装置お
よび液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、その軽量化や高精細化
等に伴って、ＯＡ機器やパーソナルコンピュター等に広
く使用されている。しかし、液晶表示は非発光表示のた
め、外光状態の悪い場所では照明が必要である。このた
め、後方から液晶表示面を均一に照明する面光源を備
え、輝度を確保している。この面光源の一種であるバッ
クライトは光源と光拡散部材で構成され、白熱電球など
の点光源または蛍光灯などの線光源を光拡散部材で面光
源としている。近年、カラー液晶テレビ等を始め、液晶
表示装置のカラー化、さらには液晶ディスプレイ全体の
低消費電力化が進んでおり、従来の単色液晶表示装置に
使用された面光源手段では十分な輝度を確保することが
出来なくなっている。このため、バックライトを備えた
液晶表示装置での輝度改良のために、種々のものが提案
されている。例えば、特開平２−７７７２６号公報のも
のは、輝度むらを改善するために拡散板と液晶パネルの
間に非球面フレネルレンズの集光レンズを設けたもので
ある。また、特開昭６１−１５１０４号公報のものは、
線光源と拡散板との間に階段部を形成する複数の光伝導
体からなる光拡散器を設け、前記拡散板に三角柱状のプ
リズムを板状に配列させたものである。また、実開平２
−６２４１７号公報のものは、光源と拡散板との間に透
明板を設け、該透明板の前記光源に対応する部分にプリ
ズム作用を有する複数の溝を設けたものである。特開平
５−３３３３４号公報のものは、面光源と液晶セルとの
間に頭頂角の異なるプリズム部を持つプリズムレンズを
設けたものである。さらに、特開平６−６７１７８号公
報のものは面光源の上に設置された液晶表示素子の上に
マルチプリズムシートを１枚備えたものである。このよ
うに、従来の液晶表示装置等の光源装置においては、表
示光の輝度を上げる手段として、バックライトの拡散光
をプリズムレンズで集光することにより、表示光の特定
方向の輝度を上げる方法が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、液晶表示装置の
薄型化に伴い、光源装置としてエッジライト型の光源装
置が使用されるようになった。しかしながら、エッジラ
イト型の光源装置では、光が表示面である正面方向に対
して斜め方向に出射されるため、表示画面を見る際に視
角方向によって輝度が不均一に変化する、いわゆる輝度
むらが生じてしまうという問題があった。このような場
合に従来のプリズムシート、あるいはプリズムシートと
拡散板を組み合わせる手法等を用いても、輝度むらの改
善を十分に行うことができないという問題があった。

【０００４】本発明はこうした状況に鑑み、エッジライ
ト型の光源装置において、輝度むらが改善された光源装
置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の目
的を達成するために、面光源の出射面に微小なルーバー
を組み込んだシートまたは、面光源の出射面と微小なル
ーバーを組み込んだシートとの間に少なくとも一枚のプ
リズムシートを設置することにより、上記の目的が達成
されることを新規に見出し本発明に至った。即ち、本発
明は、（１）面光源の出射面上に微小なルーバーを組み
込んだシートを設置したことを特徴とするエッジライト
型光源装置、（２）微小なルーバーを組み込んだシート
が光透過部と微小なルーバー部を有するルーバー層およ
び保護層からなり、光透過部の幅が５０〜５００μｍ、
ルーバー部の幅が１〜１００μｍ、ルーバー層の厚さが
１０〜１０００μｍであることを特徴とする（１）のエ
ッジライト型光源装置、（３）面光源上の出射面と微小
なルーバーを組み込んだシートの間に少なくとも一枚の
プリズムシートを設置したものである（１）または
（２）のエッジライト型光源装置、（４）（１）ないし
（３）のエッジライト型光源装置を組み込んだ液晶表示
装置、に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明のエッジライト型光源装置
は、エッジライトを有する面光源および微小なルーバー
を組み込んだシートに大別される。本発明に用いられる
エッジライトを有する面光源は、面光源のエッジ部に存
在する発光体である蛍光灯などの線状光源、線状光源か
らの光を面光源にするための導光板、出射光を拡散反射
させるための光拡散反射シートからなる。導光板は、ア
クリル樹脂、ガラス等の透明物質から成り、線状光源を
面光源として出射する機能を有する。またその形状は、
断面が長方形、楔形等が好適に使用される。さらに導光
板の他方の面には光を拡散反射させる加工を施すことも
可能である。光を拡散反射させる方法としては、表面に
微細な凸凹を施す方法や、光拡散物質を印刷する方法等
が挙げられる。

【０００７】また、光拡散反射シートは導光板の出射面
と反対側の面上に設置され、線状光源からの光を拡散反
射する機能を有する。光拡散反射シートは光散乱物質を
フィルム上に塗布、あるいは特定のパターンなどを印刷
したものであって、光散乱物質は白色度の高いインクや
塗料の顔料が用いられる。そのような物質としては例え
ば、チタンホワイト、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化
バリウム等が挙げられる。さらに、該光拡散反射シート
は、アルミ蒸着等により鏡面反射層を形成することも可
能である。

【０００８】本発明に用いられる微小なルーバーを組み
込んだシートは面光源から出射された光のうち、斜め方
向の光を抑制し、均一な輝度分布を与える機能を有して
いる。その厚さは、好ましくは２０〜２０００μｍ、よ
り好ましくは１００〜１０００μｍ程度がよい。また、
その構成は光透過部と光を遮断する微小なルーバー部を
有するルーバー層および保護層からなる。ルーバー層の
光透過部は、該シート全体の光線透過率が低下するのを
極力避けるため、ルーバー部に比べて十分な幅を有する
ことが好ましく、その幅は好ましくは５０〜５００μ
ｍ、より好ましくは１００〜２００μｍ程度がよい。ま
たルーバー部は光線透過率が低下するのを極力避けるた
め、光透過部に比べ十分に薄くすることが好ましく、そ
の幅は１〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍ程
度がよい。ルーバー層の厚さは使用目的に応じ異なる
が、薄くなるほど斜め方向の光を抑制する能力が低下す
るため適当な厚さが必要となる。その厚さは、好ましく
は１０〜１０００μｍ、より好ましくは５０〜５００μ
ｍ程度がよい。また、保護層の厚さは、好ましくは１０
〜１０００μｍ、より好ましくは５０〜５００μｍ程度
がよい。なお、該シートは硬い板状のものでも、柔軟な
フィルム状のものでもよいが、光源装置として液晶表示
装置に使用する場合は、軽量化が要求されるため、柔軟
なフィルム状のものが好ましい。

【０００９】本発明に用いられる微小なルーバーを組み
込んだシートにおいて、ルーバー層における光透過部お
よび保護層の材質は透明性の高い材質が好ましく、例え
ばプラスチック等が挙げられるが、特に制限はない。プ
ラスチックとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫
外線等のエネルギー線硬化性樹脂等が使用でき、例えば
セルロースアセテートブチレート、トリアセチルセルロ
ース等のセルロース系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピ
レン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレ
ート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリウレタ
ン、塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹
脂、アクリレート樹脂等があげられる。また、ルーバー
部の材質は光を吸収、あるいは反射できるものであれば
特に制限はないが、黒色や灰色の顔料や染料、またはア
ルミニウム、銀等の金属物質、上記プラスチックを黒色
や灰色の顔料や染料で着色したもの等が挙げられる。

【００１０】本発明に用いる微小なルーバーを組み込ん
だシートは例えば次のようにして製造される。即ち、光
透過部として用いる透明物質のシートの片面に遮光物質
を塗布または蒸着等によってルーバー部を形成し、この
シートを何層にも積層した後、積層面と垂直方向に所定
の厚さになるよう切断し、さらに切断面に保護層を形成
することにより得られる。

【００１１】本発明のエッジライト型光源装置には、面
光源上の出射面と微小なルーバーを組み込んだシートの
間に、少なくとも一枚のプリズムシートが設置されるこ
とにより、正面輝度が向上するので好適に用いられる。
ここで使用されるプリズムシートとしては、例えば垂直
断面の形状が三角形および該三角形の頭頂部が円弧状で
ある線状プリズムシート、あるいは底辺が四角形で側面
が三角形である四角錐状プリズムシート等があげられ
る。該プリズムシートは光源からの光を変角、集光する
機能を有しており、その構成はプリズム部と支持体部よ
り成る。なお、支持体部の表面は光学的に平面であって
も、また該平面に微細な凹凸加工が施されていてもよ
い。

【００１２】線状プリズムシートの場合、垂直断面の形
状が二等辺三角形もしくは不等辺三角形およびこれらの
頭頂部が円弧状である線状プリズムを多数有しており、
隣接する線状プリズム同士が接し、かつ該線状プリズム
同士の対応する面が互いに平行となるように配列したも
のである。該断面の形状が二等辺三角形および該二等辺
三角形の頭頂部が円弧状の三角形の場合、該三角形の一
辺と底辺とのなす角が好ましくは３０〜５５゜、より好
ましくは４０〜５０゜、さらに好ましくは４２．５〜４
７．５゜程度がよい。また、断面の形状が不等辺三角形
および該不等辺三角形の頭頂部が円弧状の場合、該不等
辺三角形の一辺と底辺とのなす角が好ましくは３０〜４
５°、より好ましくは３５〜４５°、もう一方の辺と底
辺とのなす角が４５〜６５゜、より好ましくは５０〜６
０°にするのがよい。また、二等辺三角形や不等辺三角
形の大きさは底辺の長さが好ましくは２０〜１５０μ
ｍ、より好ましくは３０〜１００μｍ、さらに好ましく
は４０〜６０μｍ程度がよい。該プリズムシートのプリ
ズム部と支持体部は同一の材質でも、異なる材質でもよ
い。該プリズムシート中の複数のプリズムは平行に配列
され、各プリズムは直線状であることが好ましい。

【００１３】また、四角錐状プリズムシートの場合、底
面が四角形、好ましくは正四角形で、側面が三角形、好
ましくは二等辺三角形、さらに好ましくは正三角形の四
角錐状プリズムを、シートの片面全体に複数配置したも
ので、その三角形の頂角は好ましくは２０〜１６０゜、
より好ましくは４０〜９０゜、さらに好ましくは６０゜
がよい。また、その四角形の大きさは底辺の長さが好ま
しくは２０〜３００μｍ、より好ましくは３０〜２００
μｍ、さらに好ましくは４０〜１００μｍ程度がよい。
該プリズムシートはプリズム部と支持体部に大別される
が、プリズム部と支持体部は同一の材質でも、異なる材
質でもよい。また、個々のプリズムは底辺が互いに接す
るように配列していることが好ましい。

【００１４】本発明に用いられるプリズムシートは、光
を通過させるものであれば、硬い板状のものでも、柔軟
なフィルム状のものでもよいが、光源装置として液晶表
示装置に使用する場合は、軽量化が要求されるため、柔
軟なフィルム状のものが好ましい。該プリズムシートの
厚さは使用目的に応じ異なるが、光制御体として液晶表
示装置に使用する場合は好ましくは５０〜５００μｍ、
より好ましくは１００〜３００μｍ、さらに好ましくは
１５０〜２５０μｍ程度がよい。

【００１５】また、本発明に用いるプリズムシートの材
質は、透明なものがよく、例えばプラスチック等があげ
られるが、特に制限はない。プラスチックとしては、熱
可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線等のエネルギー線硬
化性樹脂等が使用でき、例えばポリエチレン、ポリプロ
ピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタ
レート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリウレ
タン、塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹
脂、アクリレート樹脂等があげられる。集光レンズとし
て液晶表示装置に使用する場合は、光学的に均質で等方
性である透明なプラスチックが好ましく、またその屈折
率は好ましくは１．５〜１．７５、より好ましくは１．
５５〜１．６５程度のものがよい。このようなプラスチ
ックとしては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート
等のプラスチックレンズに使用されるものがあげられる
が、製造上の容易さを考慮すると、少なくともプリズム
部が紫外線等のエネルギー線硬化性のプラスチック（樹
脂）が好ましい。エネルギー線硬化性樹脂としては、例
えばポリエステル系アクリレート、ウレタン系アクリレ
ート、エポキシ系アクリレート等のアクリレート樹脂が
あげられる。

【００１６】本発明に用いられるプリズムシートはいず
れも一体成型法、ツーピース法のいずれでも製造可能で
ある。一体成型法により得られるプリズムシートは一層
のシートになっており、ツーピース法により得られるプ
リズムシートは二層になっている。一体成型法は上記の
樹脂製のフィルムを金型に押し当てるか、または軟化も
しくは溶融した上記の樹脂を金型に入れて成型する方法
で、例えば鋳造、溶剤キャスティング法、押出成型しな
がらのロールエンボス法、平板への熱プレス法、モノマ
ーキャスティング法、射出成型法等があげられる。ツー
ピース法は支持体上にプリズムを形成する方法で、具体
的には上記の樹脂の溶液を金型に入れ、ついでその上を
上記の樹脂製の支持体で覆い、樹脂溶液を硬化させて成
型する方法である。このツーピース法で使用する樹脂と
しては熱硬化性樹脂も使用できるが、硬化性の点から紫
外線等のエネルギー線硬化性樹脂が好ましい。このよう
な種々の製造法のうち、特に製造上の容易さを考慮する
と、上記のエネルギー線硬化性樹脂等を使用し支持体上
にプリズムを形成するツーピース法が好ましい。具体的
には、例えばレーザー加工等により製作したプリズムの
金型に上記のエネルギー線硬化性樹脂を塗布し、ついで
その上に支持体を重ね、紫外線等のエネルギー線を照射
し硬化させ、その後、金型から硬化物を取り出せばよ
い。又、連続的にはロールエンボス法等が採用される
が、製造方法は特に限定されない。支持体としては透明
なものがよく、例えばプラスチック等があげられるが、
特に制限はない。プラスチックとしては、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、紫外線等のエネルギー線硬化性樹脂
等が使用でき、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等
のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等
のポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、塩
化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アク
リレート樹脂等があげられる。集光レンズとして液晶表
示装置に使用する場合は、光学的に均質で等方性である
透明なプラスチックが好ましく、またその屈折率は好ま
しくは１．４５〜１．７５、より好ましくは１．５〜
１．６５程度のものがよい。このようなプラスチックと
しては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート等のプ
ラスチックレンズに使用されるものがあげられる。支持
体の厚さは好ましくは２０〜１５０μｍ、より好ましく
は４０〜１００μｍ程度がよい。

【００１７】本発明のエッジライト型光源装置は上記の
面光源装置上に微小なルーバーを込み込んだシートある
いは、該シートと面光源装置との間にプリズムシートを
設置した構成となっており、その設置する方法は特に限
定されないが、設置した各シートが動かないように固定
されることが好ましい。固定方法は個々のシートを積層
後、表示体外部、あるいは端部で粘着あるいは接着剤な
どで固定する方法や、適当な枠を用いて個々のシートを
固定する方法が好ましい。

【００１８】このような本発明のエッジライト型光源装
置及び液晶表示装置の一実施例の部分断面図を図１に示
す。図１には、エッジライト型面光源１の上に、支持体
部６に垂直断面の形状が二等辺三角形である線状プリズ
ム部５が形成されたプリズムシート７が設置され、さら
にその上に光透過部８と微小なルーバー部９を有するル
ーバー層と保護層１０からなるシート１１が設置されて
いる（所望により、面光源１とプリズムシート７の間に
拡散シートを使用してもよい）。エッジライト型面光源
１は、導光板２とその反対面に光拡散反射シート４、そ
の一端に蛍光灯等の線状光源３を配置して構成されてい
る。そして、導光板２の一側端面から入射した線状光源
３からの入射光が、導光板２を通して、一部は光拡散反
射シート４に拡散反射して出射面から出射してプリズム
シート７に入射し、変角、集光されついで微小なルーバ
ーを組み込んだシート１１に入射する。エッジライト型
面光源（バックライト）１は図１に示した構造のものに
限らず、通常使用されている種々のエッジライト型の面
光源が使用できる。

【００１９】本発明の液晶表示装置は、このエッジライ
ト型光源装置の上に液晶表示素子１２が設置されたもの
である。液晶表示素子１２は、例えば、スペーサーによ
り一定の間隔を隔てて設けられた２枚のガラス基板の間
に液晶が充填され、さらに、この２枚の上下ガラス基板
のそれぞれの外面には偏光板が設けられており、上部ガ
ラス基板の内側と下部のガラス基板の内面にはそれぞれ
内部電極が設けられている。内部電極は、微小な画素電
極が多数縦横に配列されて構成されている。液晶表示素
子１２がカラー液晶表示素子である場合には、上部ガラ
ス基板の内側にはカラーフィルター層と、このカラーフ
ィルター層の外面に内部電極が設けられ、下部のガラス
基板の内面には内部電極が設けられている。また、カラ
ーフィルター層はブラックマトリックスを有し、例えば
赤、緑、青の３色、もしくは黄、シアン、マジェンタの
３色の色フィルターを画素電極に対応して配列して、各
々の画素を形成している。

【００２０】以下、実施例と比較例を挙げて本発明をさ
らに具体的に説明する。 実施例１ 図１のエッジライト型面光源１の上に、光透過部の幅が
１００μｍ、ルーバー部の幅２０μｍの微小なルーバー
を組み込んだ、厚さ１０００μｍのシート（ルーバー層
の厚さ３００μｍ、保護層の厚さ片面３５０μｍ、両面
で７００μｍ（３Ｍ社製ライトコントロールフィル
ム））をルーバーの方向が線状光源３の横軸方向と平行
になるように設置した後、端部を粘着テープで固定し本
発明の光源装置を得た。この光源装置の正面輝度および
上下方向（中心軸は線状光源３の縦軸と同一方向であ
り、線状光源３が軸に対し下方向にあるときを（＋）と
した）に傾斜させ視角方向による輝度むらを測定した。
結果を図２に示した。

【００２１】実施例２ 拡散シートを設置した面光源１の上にプリズム部の垂直
断面が二等辺三角形で頂角９０゜、底辺５０μｍの直線
状プリズムシートを、プリズム部の稜線が線状光源３の
横軸方向と平行で、面光源からの出射光が該プリズムシ
ートの非プリズム面側に入射するように設置し、さらに
該プリズムシートのプリズム面側に実施例１で用いた微
小なルーバーを組み込んだシートをルーバーの方向が線
状光源３と平行になるように設置した後、端部を粘着テ
ープで固定し本発明の光源装置を得た。この光源装置に
ついて実施例１と同様な測定を実施し、結果を図３に示
した。

【００２２】実施例３ プリズム部の垂直断面が不等辺三角形で、該三角形の頂
角が８５°、一つの辺と底辺とのなす角が５２．５°、
もう一方の辺と底辺とのなす角が４２．５°、ピッチ５
０μｍのプリズムシートを、プリズム部の稜線が線状光
源３の横軸方向と平行で、面光源からの出射光が該プリ
ズムシートの非プリズム面側に入射するように設置し、
さらに該プリズムシートのプリズム面側に実施例１で用
いた微小なルーバーを組み込んだシートをルーバーの方
向が線状光源３の横軸方向と平行になるように設置した
後、端部を粘着テープで固定し本発明の光源装置を得
た。この光源装置について実施例１と同様な測定を実施
し、結果を図４に示した。

【００２３】比較例１ 図３のエッジライト型面光源１に何も設置せず実施例１
と同様な測定を実施し、結果を図５に示した。

【００２４】比較例２ 微小なルーバーを組み込んだシートを使用しないこと以
外は実施例２と同様な測定を実施し、結果を図６に示し
た。

【００２５】比較例３ 微小なルーバーを組み込んだシートを使用しないこと以
外は実施例３と同様な測定を実施し、結果を図７に示し
た。

【００２６】図２と５、図３と６、図４と７の対比か
ら、実施例１〜３において、本発明の光源装置は、比較
例１〜３に比し、視角方向による輝度の変化が均一で、
輝度むらが大幅に改善されていることが分かる。

【００２７】

【発明の効果】本発明のエッジライト型光源装置は、エ
ッジライト型面光源の出射面に微小なルーバーを組み込
んだシートまたは、該面光源の出射面と微小なルーバー
を組み込んだシートとの間に少なくとも一枚のプリズム
シートを設置したものであって、この光源装置は、従来
のプリズムシートのみを使用した場合に比べて、輝度む
らを大幅に改善することができ、この光源装置を液晶表
示装置に使用することにより、表示品位の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエッジライト型光源装置を有する液晶
表示装置の一例の断面図。

【図２】実施例１の上下方向の輝度分布図。

【図３】実施例２の上下方向の輝度分布図。

【図４】実施例３の上下方向の輝度分布図。

【図５】比較例１の上下方向の輝度分布図。

【図６】比較例２の上下方向の輝度分布図。

【図７】比較例３の上下方向の輝度分布図。

【符号の説明】

図１ １：バックライト ２：導光板 ３：線状光源 ４：光拡散反射シート ５：プリズム部 ６：支持体部 ７：プリズムシート ８：光透過部 ９：ルーバー １０：保護層 １１：微小なルーバーを組み込んだシート １２：液晶表示素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】面光源の出射面上に微小なルーバーを組み
   込んだシートを設置したことを特徴とするエッジライト
   型光源装置。
2. 【請求項２】微小なルーバーを組み込んだシートが光透
   過部と微小なルーバー部を有するルーバー層および保護
   層からなり、光透過部の幅が５０〜５００μｍ、ルーバ
   ー部の幅が１〜１００μｍ、ルーバー層の厚さが１０〜
   １０００μｍであることを特徴とする請求項１のエッジ
   ライト型光源装置。
3. 【請求項３】面光源上の出射面と微小なルーバーを組み
   込んだシートの間に少なくとも一枚のプリズムシートを
   設置したものである請求項１または２のエッジライト型
   光源装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれか一項のエッジ
   ライト型光源装置を組み込んだ液晶表示装置。