JP2001312914A - 面光源素子およびそれを用いた表示装置 - Google Patents
面光源素子およびそれを用いた表示装置Info
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Abstract
く、光源と平行な方向の角度分布が広い面光源素子を提
供すること。 【解決手段】 光源1と、該光源1の周囲に配置された
リフレクタ5と、該リフレクタ5で反射された光源1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2
と、該導光体2の出射面側に配置され、導光体2の出射
面からの光を正面方向に向かわせる出射光制御板3とを
備え、該出射光制御板3の1つの主面には該光源1から
の光が入射する端面の方向と同じ方向に延びる複数の凸
部が配列され、該凸部の頂部の全部または一部が該導光
体2の出射面に密着しており、当該端面の方向と直交す
る方向における該出射光制御板3の凸部の断面形状が、
頂部よりの曲線と両裾部よりの直線とから構成されてい
る。
Description
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、広告用看板など
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。
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。
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、導光体上にマ
イクロプリズムアレイ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)。
USP5,396,350号におけるマイクロプリズム
アレイは、側壁が平面で構成されているが、このような
形状のマイクロプリズムアレイを用いると、角度分布に
偏りが生じ、十分な特性を得ることができない。
ので、高輝度で、しかも面内の輝度の均一性が高く、光
源と平行な方向の角度分布が広い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。
発明の面光源素子は、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、導光体の出射面からの光
を正面方向に向かわせる出射光制御板とを備え、該出射
光制御板の1つの主面には該光源からの光が入射する端
面の方向と同じ方向に延びる複数の凸部が配列され、該
凸部の頂部の全部または一部が該導光体の出射面に密着
しており、当該端面の方向と直交する方向における該出
射光制御板の凸部の断面形状が、頂部よりの曲線と両裾
部よりの直線とから構成されている。上記の曲線は、例
えば、放物線または楕円の一部である。この面光源素子
と透過型表示素子とを組合わせることで表示装置を構成
することができる。
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1が設けられた導光体2と、導光体2の出
射面からの光を正面方向に向かわせる出射光制御板3と
を備えている。出射光制御板3は導光体2の出射面側に
配置されており、出射光制御板3の入射面には、多数の
凸部4が形成されている。凸部4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。この凸部4の導光
体側先端と導光体の出射面とは、例えば、接着層または
粘着層(図示していない)を介して密着されている。光
源2の周囲には、導光体2の端面側とは反対の方向に進
む光を反射し、導光体2の端面側に進行させるリフレク
タ5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3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3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3に取り出され、取り出された光は出射光制御板
3の凸部内で全反射されながら集光される。
制御板の凸部の、光源からの光が入射する端面の方向と
直交する方向における断面形状の一例を示す。本発明の
面光源素子における出射光制御板の凸部は、頂部より
(図2に示す領域B)の曲線と両裾部より(図2に示す
領域A,C)の直線とから構成されている。領域Bは、
例えば、放物線または楕円の一部である。
する方向における出射光制御板の凸部の断面形状が、頂
部よりの曲線と両裾部よりの直線とから構成されている
ことによって、輝度を向上させることができる理由を図
3により説明する。図3(a)に示すように、凸部が直
線のみで構成されている場合には、凸部に入射した光線
A,Cのうち、凸部の裾部よりに入射した光線Aは光線
Bで示すように正面方向に反射されるが、凸部の頂部よ
りに入射した光線Cは、凸部壁面で全反射されて、光線
Dのように斜め方向に出射されることが起こる。これに
対して、図3(b)に示すように、頂部よりに曲線部が
存在すると、光線が頂部よりに入射した場合であって
も、光線Cに示すように、光線を凸部壁面で複数回全反
射させることができ、正面方向に光線を集中させること
ができる(光線E)。これによって、輝度を向上させる
ことができる。
て、その光学特性を評価した結果によれば、出射光制御
板の凸部裾部の幅をW(μm)で、領域Aの幅をWA(μ
m)で、領域Bの幅をWB(μm)で、領域Cの幅をW
C(μm)でそれぞれ表わしたとき(W=WA+WB+
WC。図2参照)に、 0.12≦WA/W≦0.44 0.56≦WB/W≦0.76 0.12≦WC/W≦0.44 を満足することが、出射光を効率良く正面方向に向けさ
せることができる点で好ましい。また、図4に示すよう
に、凸部と導光体が接着している長さをL(μm)で表
わしたとき、 0.15≦L/W≦0.4 を満足することが、凸部に入射した光線を効率良く出射
させることができる点でより好ましい。凸部高さをH
(μm)で表わしたとき、 0.4≦H/W≦0.6 を満足することが、やはり凸部に入射した光線を効率良
く出射させることができる点でより好ましい。さらに、 0.7≦(H+WB)/W≦1.2 を満足することが、出射光の出射角度の分布を正面方向
に対して対称にすることができる点でより好ましい。凸
部裾部の幅Wは例えば、40μm、凸部の高さは例え
ば、20μmである。
略構成図を示す。この面光源素子では導光体の片端面に
光源1が設けられている。その他の構成は図1に示す面
光源素子と同様であり、その詳しい説明を省略する。
2〜20mm程度で、光源が配置された導光体端面間の
距離が例えば50〜500mmであるアクリル板を用い
ることができる(導光体のサイズの一例は、厚さが8m
m、光源が配置される2辺の長さが300mm、光源が
配置されない側の2辺の長さが230mmである。)。
導光体の成形に用いる樹脂としては、アクリル樹脂の外
にポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等の透明性
に優れるものが挙げられる。
部は、熱プレス法、紫外線硬化による2P法、熱硬化に
よる2P法、雌金型を用いた射出成形法等によって形成
することができる。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。出射光制御板は板状である必要は
なく、シート状であってもよい。板状およびシート状の
何れでも量産性に富むため、安価で大量に製造すること
が可能である。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もマイクロレンズアレイ
が設けられていても良い。出射光制御板は、例えば、厚
さが200μm程度のポリエチレンテレフタレートフィ
ルム上にアクリル系の紫外線硬化型樹脂を厚さが100
μm程度になるように塗布して作製される。
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。
の輝度の均一性が高く、光源と平行な方向の角度分布が
広い面光源素子が得られる。
る。
図である。
ための図である。
の拡大図である。
ある。
Claims (8)
- 【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た出射光制御板とを備え、該出射
光制御板の1つの主面には該光源からの光が入射する端
面の方向と同じ方向に延びる複数の凸部が配列され、該
凸部の頂部の全部または一部が該導光体の出射面に密着
しており、当該端面の方向と直交する方向における該出
射光制御板の凸部の断面形状が、頂部よりの曲線と両裾
部よりの直線とから構成されていることを特徴とする面
光源素子。 - 【請求項2】 該曲線が放物線または楕円の一部である
請求項1記載の面光源素子。 - 【請求項3】 該導光体の端面の方向と直交する方向に
おける該出射光制御板の凸部裾部の幅をW(μm)で、
凸部裾部よりの断面が直線の部分の幅をWA(μm)
で、凸部頂部よりの断面が曲線の部分の幅をWB(μ
m)で、凸部の他方の裾部よりの断面が直線の部分の幅
をWC(μm)でそれぞれ表わしたとき(W=WA+WB
+WC)、下記の式、 0.12≦WA/W≦0.44 0.56≦WB/W≦0.76 0.12≦WC/W≦0.44 を満足する請求項1または2記載の面光源素子。 - 【請求項4】 該導光体の端面の方向と直交する方向に
おける該出射光制御板の凸部裾部の幅をW(μm)で、
該出射光制御板の凸部の高さをH(μm)でそれぞれ表
わしたとき、下記の式、 0.4≦T/W≦0.6 を満足する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の面
光源素子。 - 【請求項5】 該導光体の端面の方向と直交する方向に
おける該出射光制御板の凸部裾部の幅をW(μm)で、
該出射光制御板の凸部の高さをH(μm)で、該出射光
制御板の凸部頂部よりの断面が曲線の部分の幅をW
B(μm)でそれぞれ表わしたとき、下記の式、 0.7≦(T+WB)/W≦1.2 を満足する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の面
光源素子。 - 【請求項6】 該導光体の端面の方向と直交する方向に
おける該出射光制御板の凸部裾部の幅をW(μm)で、
該出射光制御板の凸部が該導光体の出射面と密着してい
る部分の幅をL(μm)で、それぞれ表わしたとき、下
記の式、 0.15≦L/W≦0.4 を満足する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の面
光源素子。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1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。 - 【請求項8】 該透過型表示素子が液晶パネルである請
求項7記載の表示装置。
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