JP2001325820A - 面光源素子およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暗線の発生を低減し、表示品位が向上された
面光源素子を提供すること。 【解決手段】 上記の課題は、光源２と、該光源２の周
囲に配置されたリフレクタ４と、該リフレクタ４で反射
された光源２からの光が少なくとも一つの端面から入射
される導光体１と、該導光体１の出射面５側に配置さ
れ、導光体１と対向する面に設けられた複数の凸部によ
って導光体１の出射面５からの光を出射面５の正面方向
に向かわせる出射光制御板６とを備えた面光源素子にお
いて、該導光体１が、光源２が配置されていない少なく
とも一つの導光体端面に設けられた凹状の切り欠き部ま
たは凸状の突起部を有しており、該切り欠き部または該
突起部に導光体内部に向けて反射処理７を施している面
光源素子により解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ、コンピュータ用モニタ、ビデオカメラ、テレビ
受信機、カーナビゲーションシステムなどに利用される
面光源素子およびこれを用いた直視型の表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルに代表される透過型表示装置
は、面状に光を発するバックライトとドット状に画素が
配置された表示パネルとで構成され、該表示パネルの各
画素の光の透過率がコントロールされることによって文
字および映像が表示される。バックライトとしては、ハ
ロゲンランプ、反射板、レンズ等が組み合わされて出射
光の輝度の分布が制御されるもの、蛍光管が導光体の端
面に設けられ、蛍光管からの光が端面と垂直な面から出
射されるもの、蛍光管が導光体の内部に設けられたもの
（直下型）などが挙げられる。ハロゲンランプを利用し
たバックライトは、高輝度を必要とする液晶プロジェク
タに主に用いられる。一方、導光体を利用したバックラ
イトは薄型化が可能であるため、直視型の液晶ＴＶ、パ
ーソナルコンピュータのディスプレイなどに用いられる
ことが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶ＴＶ、ノートパソ
コンなどに用いられるバックライトでは、消費電力を軽
減すること、および高輝度であることが要求されてい
る。高輝度化を実現することは、冷陰極管などの光源を
増やすことで可能であるが、この方法は消費電力の増加
につながるため実用的ではない。そこで、図８に示すよ
うな導光体１上にマイクロプリズムアレイを備えた出射
光制御板６を配置した構成の面光源素子が提案されてい
る（ＵＳＰ５，３９６，３５０号等参照）。この面光源
素子によれば、マイクロプリズムアレイによる光の全反
射を利用しており、光の損失が少なく、高輝度化を実現
することができるものの、導光体とフレームを固定する
ために光源が配置されていない導光体端面に設けられ
た、凹状の切り欠き部または凸状の突起部から暗線が発
生し、表示品位が大きく低下してしまうことがある。図
７（ａ）は凹状の切り欠き部を有する場合で、暗線は斜
めに広がって発生する。図７（ｂ）は凸状の突起部を有
する場合で、暗線は斜めに交差して発生する。

【０００４】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、暗線の発生を低減し、表示品位が向上された面光
源素子を提供することを目的とする。また、本発明は、
この面光源素子を利用した、高い輝度を有する表示装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、光源と、該光源の周囲に配置されたリフレクタ
と、該リフレクタで反射された光源からの光が少なくと
も一つの端面から入射される導光体と、該導光体の出射
面側に配置され、導光体と対向する面に設けられた複数
の凸部によって導光体の出射面からの光を出射面の正面
方向に向かわせる出射光制御板とを備えた面光源素子に
おいて、該導光体が、光源が配置されていない少なくと
も一つの導光体端面に設けられた凹状の切り欠き部また
は凸状の突起部を有しており、該切り欠き部または該突
起部に導光体内部に向けて反射処理を施していることを
特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に本発明の面光源素子の一例
の概略構成図を示す。この面光源素子は両端面に冷陰極
管などの光源２が設けられた導光体１と、導光体１から
出射された光の角度分布を制御する出射光制御板６とを
備えている。出射光制御板６は導光体１の出射面５上に
配置されており、出射光制御板６の入射面には多数の凸
部が形成されている。該凸部の断面形状は、放物線状、
三角形状などである。この例における凸部は１次元パタ
ーンであり、光源が配置されている側の導光体端面と平
行になるように凸部の稜線が配置されている。光源２の
周りには、導光体１の端面とは反対方向に進む光を反射
し、導光体１の端面方向に進行させるリフレクタ４が設
けられている。端面から導光体１に入射した光は導光体
内を全反射を繰り返しながら伝搬していく。この伝搬光
は出射光制御板６の凸部と導光体１の出射面との密着部
から出射光制御板６に取り込まれる。これにより、導光
体１内を伝搬する光は密着部から順次、出射光制御板６
に取り出され、取り出された光は出射光制御板６の凸部
内で全反射されながら集光される。またこの例において
は、導光体１には導光体１とフレームを固定するため
に、導光体固定部３として凹状の切り欠き部が設けられ
ている。該導光体固定部３の導光体固定部３が設けられ
た端面と平行でない面には、暗線の発生を防止するた
め、処理面を導光体内部に向けた反射処理７が施されて
いる。導光体固定部３は上記の例のような凹状の切り欠
き部ばかりでなく、凸状の突起部であってもよい。ま
た、凹状の切り欠き部及び凸状の突起部は導光体固定部
に限られるものでもない。

【０００７】出射光制御板を利用したタイプの面光源素
子においては、出射光制御板の凸部内面での全反射を利
用して光を取り出しているため、導光体内を進行してい
た光はある特定の方向に出射されてくる。つまり、面光
源素子からある特定の方向に出射される光は、その方向
に対応したある特定の方向に導光体内を伝播してきた光
のみである。そのため、導光体内をある特定の方向に伝
播する光が出射する方向から面光源素子を観察した場
合、その方向と平行な方向に伝播する光が存在しないと
きには、暗線が現れる。

【０００８】図２に凹状の切り欠き部を有する場合に発
生する暗線の説明図を示す。入射端面１側から入射する
光線について考えると、点Ｌからある角度で入射した光
は点Ｅで反射しＫ方向に進む。同様にＭＤ→ＤＪ、ＮＢ
→ＢＩとなる。一方ＢＣ間およびＣＤ間では端部ＣＤの
影になるため光は伝搬しない。そのため、上記の理由に
より導光体内をＢＩ方向に伝播する光が出射する方向か
ら観察した場合、そのＢＩ方向と平行な方向に伝播する
光が存在しないＢＩからＤＪの間の領域に暗線Ｘが現れ
る。入射端面２からの光線に関しても同様の原理により
暗線Ｙが発生する。

【０００９】ここで切り欠き部ＣＤに、導光体内部に向
けた反射処理を施すと、入射端面２から入射した光はＣ
Ｄで反射し、ＶＤ→ＤＢ→ＢＳの光線が発生する。これ
により暗線Ｘの領域にも光が伝搬するため、暗線が解消
される。同様に入射端面１から入射した光はＥＦで反射
され、暗線Ｙが解消される。

【００１０】図３に凸状の突起部を有する場合に発生す
る暗線の説明図を示す。この場合も凹状の切り欠き部を
有する場合と同様にＢＣおよびＣＤにおいてＣＤの影に
より暗線Ｚが発生する。ＣＤに反射処理を施すことで入
射端面２から入射した光はＴＤ→ＤＢ→ＢＳと進むた
め、暗線Ｚを解消することができる。

【００１１】上記の反射処理は、鏡面反射処理または散
乱反射処理とすることができる。反射処理が鏡面反射処
理の場合には、波長５５０ｎｍにおける分光反射率が７
５％以上であるのが好ましく８０％以上であるのがより
好ましい。反射処理が散乱反射処理の場合には、波長５
５０ｎｍにおける分光反射率が８０％以上であるのが好
ましく、８５％以上であるのがより好ましい。

【００１２】反射処理の方法としては、アルミニウム等
の金属を蒸着する方法、金属粉末を含有した塗料を塗布
する方法、白色塗料を塗布する方法、前記の各方法によ
り処理したテープ若しくはフィルムを貼り付ける方法ま
たは白色のテープ若しくはフィルムを貼り付ける方法な
どが挙げられ、なかでもアルミニウム等の金属を蒸着し
たテープ若しくはフィルムを貼り付ける方法または白色
のテープ若しくはフィルムを貼り付ける方法が好まし
い。

【００１３】本発明の面光源素子に用いる導光体として
は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレ
ン樹脂等の透明性に優れた樹脂およびガラスを所定の形
状に加工したものを用いることができる。なかでもアク
リル樹脂を用いるのが軽量性、透明性の点で好ましい。
加工方法としては、押出し板若しくはキャスト板から切
り出す方法または加熱プレス、射出成形等の溶融成形法
などが好適に用いられる。図６に本発明に用いることが
できる導光体の例を示す。図６（ａ）の導光体は両側面
から光を入射させるタイプの導光体である。図６（ｂ）
は片面の側面から光を入射させるタイプの導光体であ
り、軽量化のため導光体の入光部側と反入光部側で厚み
を変えている。

【００１４】また、出射光制御板の表面形状は、スタン
パまたは雌金型などを用いて、熱プレス法、紫外線硬化
による２Ｐ法、熱硬化によるキャスト法、射出成形法、
押出し成形法等によって透明な基材上に形成することが
できる。該透明な基材としては、アクリル樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂ポリスチレン樹脂等の樹脂またはガラス
が用いられる。出射光制御板の作製に用いるスタンパ
は、例えばガラス基板上にネガ型あるいはポジ型の感光
性樹脂をコーティングし、この感光性樹脂をフォトマス
クを介して露光し、現像後、電鋳を行うことにより作製
することができるし、切削によって作製することもでき
る。出射光制御板は板状である必要はなく、フィルム状
であってもよい。また該出射光制御板の凸部のパターン
は１次元ばかりでなく、２次元的に配置されていても良
い。出射光制御板の光出射面にマイクロレンズアレイが
設けられていても良い。

【００１５】上記の通り説明した面光源素子をバックラ
イトとして用い、その出射面に透過型表示素子を設ける
ことで、画像表示装置を構成することができる。この透
過型表示素子としては、ＳＴＮ、ＴＦＴ、ＭＩＮＩなど
の液晶パネルが挙げられる。

【００１６】

【実施例】第１の実施例では図１に示すように、導光体
１の両端に冷陰極管である光源２を配し、この光源２の
周りをリフレクタ４で覆っている。そして、導光体１内
を伝搬する光を取り出し、出射光を制御する出射光制御
板６を出射面に設けている。出射光制御板６の導光体１
と対面する面に断面形状が放物線からなる凹凸パターン
を形成し、該凸部を導光体と密着させている。凹凸パタ
ーンは１次元の形状であり凸部稜線を光源を配している
導光板１の端面に対して平行に配している。また出射光
制御板６の光出射面は平面としている。

【００１７】導光体は厚さ６ｍｍのアクリル板から切り
出し、光源が配置された側の端部の長さが３１９ｍｍ、
光が伝播する方向の長さが２４１ｍｍとなるよう、切削
加工により作製した。出射光制御板は以下のように作製
した。まず、切削加工により断面形状が放物線からなる
１次元配列で深さが約２０μｍの凹凸パターンを形成し
た出射光制御板のスタンパを作製した。厚さ２００μｍ
のポリカーボネートフィルムを基材として、その上にア
クリル系の紫外線硬化樹脂を１００μｍ塗布し、金型に
押し当てた後、フィルム側から紫外線を照射することに
より、出射光制御板を得た。得られた出射光制御板を導
光体と同じ大きさに加工して、凸部稜線が光源を配して
いる導光体の端面と平行になるよう密着させ、光源およ
びリフレクタを取り付けて面光源素子とした。

【００１８】この実施例で用いた導光体は、図４に示す
ように凹状の切り欠き部からなる導光体固定部３を有し
ており、該切り欠き部に、反射処理面８を導光体内部に
向けた反射処理７を施した。反射処理７は反射処理面８
が鏡面であるアルミ蒸着のテープを貼り付けることで形
成した。この時の波長５５０ｎｍにおける分光反射率は
９０％であった。上記のアルミ蒸着テープは、粘着剤
９、アルミ蒸着の反射処理面８、基材フィルム１０で構
成されている。鏡面の反射処理を施すことで暗線解消に
効果があった。

【００１９】図５に第２の実施例を示す。本実施例にお
いては、導光体が凸状の突起部からなる導光体固定部３
を有している他は実施例１と同様の面光源素子を用い
た。本実施例では、該突起部に、反射処理面８を導光体
内部に向けた反射処理７を施した。反射処理７は反射処
理面８が鏡面であるアルミ蒸着のテープを貼り付けるこ
とで形成した。この時の波長５５０ｎｍにおける分光反
射率は９０％であった。上記のアルミ蒸着テープは粘着
剤９、アルミ蒸着の反射処理面８、基材フィルム１０で
構成されている。鏡面の反射処理を施すことで暗線解消
に効果があった。

【００２０】第３の実施例では、凹状の切り欠き部また
は凸状の突起部からなる導光体固定部３に散乱による反
射処理７を施したほかは第１の実施例と同様の面光源素
子を用いた。反射処理７は散乱反射フィルムを貼り付け
ることで形成した。この時の波長５５０ｎｍにおける分
光反射率は９０％であった。上記の散乱反射フィルム
は、粘着剤９、白色の発泡ポリエステルフィルムからな
る基材フィルム１０とその表面である反射処理面８で構
成されている。凹状の切り欠き、凸状の突起いずれの形
状においても暗線解消の効果があった。

【００２１】反射処理を行なわないか、反射処理７の波
長５５０ｎｍにおける分光反射率を変化させた他は、第
１および第３の実施例と同様にした面光源素子につい
て、暗線発生状況を評価した結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】以上の結果から、鏡面による反射率を７５
％以上、散乱での反射率を８０％以上とすることが暗線
の解消に一層有効であることが分かる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の面光源素子によれば、導光体固
定部のような凹状の切り欠き部または凸状の突起部から
斜めに発生する暗線を低減させることができる。また、
この面光源素子を利用した表示装置においては高品位な
画像を得ることできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面光源素子の一例の概略構成図であ
る。

【図２】固定部凹形状から発生する暗線を説明する図で
ある。

【図３】固定部凸形状から発生する暗線を説明する図で
ある。

【図４】本発明の第１の実施例である。

【図５】本発明の第２の実施例である。

【図６】本発明に用いることのできる導光体の例であ
る。

【図７】暗線の発生位置を説明する図である。

【図８】従来の構成図である。

【符号の説明】

１…導光体、２…光源、３…導光体固定部、４…リフレ
クタ ５…導光体光出射面、６…出射光制御板、７…反射処
理、８…反射処理面 ９…粘着剤、１０…基材フィルム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源の周囲に配置されたリフ
   レクタと、該リフレクタで反射された光源からの光が少
   なくとも一つの端面から入射される導光体と、該導光体
   の出射面側に配置され、導光体と対向する面に設けられ
   た複数の凸部によって導光体の出射面からの光を出射面
   の正面方向に向かわせる出射光制御板とを備えた面光源
   素子において、該導光体が、光源が配置されていない少
   なくとも一つの導光体端面に設けられた凹状の切り欠き
   部または凸状の突起部を有しており、該切り欠き部また
   は該突起部に導光体内部に向けて反射処理を施している
   面光源素子。
2. 【請求項２】 導光体内部に向けて施してある反射処理
   が鏡面によるものである請求項１に記載の面光源素子。
3. 【請求項３】 導光体内部に向けて施してある反射処理
   による分光反射率が５５０ｎｍで７５％以上である請求
   項２に記載の面光源素子。
4. 【請求項４】 導光体内部に向けて施してある反射処理
   が散乱反射面によるものである請求項１に記載の面光源
   素子。
5. 【請求項５】 導光体内部に向けて施してある反射処理
   による分光反射率が５５０ｎｍで８０％以上である請求
   項４に記載の面光源素子。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか一項に記載の
   面光源素子と、透過型表示素子とを組み合せた表示装
   置。
7. 【請求項７】 該透過型表示素子が液晶パネルである請
   求項６記載の表示装置。