JP2001312915A - 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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- JP2001312915A JP2001312915A JP2000129638A JP2000129638A JP2001312915A JP 2001312915 A JP2001312915 A JP 2001312915A JP 2000129638 A JP2000129638 A JP 2000129638A JP 2000129638 A JP2000129638 A JP 2000129638A JP 2001312915 A JP2001312915 A JP 2001312915A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、光の利用効率が高く高輝度な面光
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。 【解決手段】 本発明の面光源素子は、光源２と、リフ
レクタ８と、リフレクタ８で反射された光源２からの光
が対向する両端面１から入射される導光体３と、導光体
３の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の正面
方向に向かわせるための複数の凸部７が導光体３と対向
する面に設けられた出射光制御板４からなり、導光体３
と出射光制御板４の凸部７先端が１層以上の光学的に透
明な層９を介して密着しており、出射光制御板凸部７の
屈折率が導光体３の屈折率より大きく、かつ各層の屈折
率が導光体３の屈折率よりも大きいことを特徴とするこ
とで得られる。
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。 【解決手段】 本発明の面光源素子は、光源２と、リフ
レクタ８と、リフレクタ８で反射された光源２からの光
が対向する両端面１から入射される導光体３と、導光体
３の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の正面
方向に向かわせるための複数の凸部７が導光体３と対向
する面に設けられた出射光制御板４からなり、導光体３
と出射光制御板４の凸部７先端が１層以上の光学的に透
明な層９を介して密着しており、出射光制御板凸部７の
屈折率が導光体３の屈折率より大きく、かつ各層の屈折
率が導光体３の屈折率よりも大きいことを特徴とするこ
とで得られる。
Description
【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、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。
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。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネル、広告用看板等に代表される
透過型表示装置は、面状に光を発する面光源素子（バッ
クライト）と画像情報を与える表示パネルとで構成さ
れ、該表示パネルが与えた画像情報により光の透過率が
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。ま
た、直下型のバックライトは構造が単純なため大型の広
告用看板などに用いられることが多い。
透過型表示装置は、面状に光を発する面光源素子（バッ
クライト）と画像情報を与える表示パネルとで構成さ
れ、該表示パネルが与えた画像情報により光の透過率が
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。ま
た、直下型のバックライトは構造が単純なため大型の広
告用看板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。
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。
【０００４】そこで光源、導光体、マイクロプリズムア
レイを用いた面光源素子が提案されている（ＵＳＰ５，
３９６，３５０号参照）。しかし、上記の様な構成のバ
ックライトにおいては、構成部品を成す材料の屈折率の
組み合わせによっては特性が大きく低下する場合がある
ことがわかった。
レイを用いた面光源素子が提案されている（ＵＳＰ５，
３９６，３５０号参照）。しかし、上記の様な構成のバ
ックライトにおいては、構成部品を成す材料の屈折率の
組み合わせによっては特性が大きく低下する場合がある
ことがわかった。
【０００５】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、光の利用効率が高く高輝度な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。
ので、光の利用効率が高く高輝度な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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の面光源素子は、光源と、リフレクタと、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、導光体の出射面に設けられ、出射
面からの光を出射面の正面方向に向かわせるための複数
の凸部が導光体と対向する面に設けられた出射光制御板
とを備えた面光源素子において、該導光体と該出射光制
御板の凸部先端が１層以上の光学的に透明な層を介して
密着しており、該出射光制御板凸部の屈折率が該導光体
の屈折率より大きく、かつ該各光学的に透明な層の屈折
率が該導光体の屈折率よりも大きいことを特徴としてい
る。
明の面光源素子は、光源と、リフレクタと、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、導光体の出射面に設けられ、出射
面からの光を出射面の正面方向に向かわせるための複数
の凸部が導光体と対向する面に設けられた出射光制御板
とを備えた面光源素子において、該導光体と該出射光制
御板の凸部先端が１層以上の光学的に透明な層を介して
密着しており、該出射光制御板凸部の屈折率が該導光体
の屈折率より大きく、かつ該各光学的に透明な層の屈折
率が該導光体の屈折率よりも大きいことを特徴としてい
る。
【０００７】また、該導光体と該出射光制御板の間にあ
る層の屈折率が出射光制御板凸部の屈折率より小さいこ
とが望ましい。
る層の屈折率が出射光制御板凸部の屈折率より小さいこ
とが望ましい。
【０００８】また、上記面光源素子の発光面上に透過型
表示素子、印刷フィルムまたは散乱機能を有する成形体
を設けることで高輝度で輝度が均一な表示装置を得るこ
とができる。
表示素子、印刷フィルムまたは散乱機能を有する成形体
を設けることで高輝度で輝度が均一な表示装置を得るこ
とができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に本発明の面光源素子の１例
の概略構成図を示す。この面光源素子は、端面１側に光
源２が設けられた導光体３と、導光体３から出射された
光の出射角度の分布を制御する出射光制御板４から成っ
ている。出射光制御板４は導光体３上に配置され、入射
面５に入射した光が出射面６から出射される。出射光制
御板４の入射面５には多数の凸部７が形成されており、
この凸部７の導光体側先端と導光体３の出射面とが接着
層９を介して導光体表面と密着している。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１と平行になるように凸部７の稜線が配
置されている。光源２の周囲には、導光体端面側と反対
方向に進む光を反射し、導光体端面側に進行させるリフ
レクタ８が設けられている。凸部７の配置は図１に示す
ように光源２の近くの領域で疎とし、光源２から離れた
領域で密とすることが均一な輝度分布を得る観点から好
ましい。
の概略構成図を示す。この面光源素子は、端面１側に光
源２が設けられた導光体３と、導光体３から出射された
光の出射角度の分布を制御する出射光制御板４から成っ
ている。出射光制御板４は導光体３上に配置され、入射
面５に入射した光が出射面６から出射される。出射光制
御板４の入射面５には多数の凸部７が形成されており、
この凸部７の導光体側先端と導光体３の出射面とが接着
層９を介して導光体表面と密着している。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１と平行になるように凸部７の稜線が配
置されている。光源２の周囲には、導光体端面側と反対
方向に進む光を反射し、導光体端面側に進行させるリフ
レクタ８が設けられている。凸部７の配置は図１に示す
ように光源２の近くの領域で疎とし、光源２から離れた
領域で密とすることが均一な輝度分布を得る観点から好
ましい。
【００１０】光源から導光板端部へ入射した光は導光体
内を全反射を繰り返し伝播していく。この伝搬光が導光
体と出射光制御板凸部の密着部から出射光制御板に取り
込まれる。これにより、導光体内を伝搬する光は密着部
から順次出射光制御板に取り出され、取り出された光は
出射光制御板の凸部内で全反射されながら出射される。
内を全反射を繰り返し伝播していく。この伝搬光が導光
体と出射光制御板凸部の密着部から出射光制御板に取り
込まれる。これにより、導光体内を伝搬する光は密着部
から順次出射光制御板に取り出され、取り出された光は
出射光制御板の凸部内で全反射されながら出射される。
【００１１】ここで導光体の屈折率をｎA、出射光制御
板の凸部屈折率をｎB、導光体と凸部間のＭ層（Ｍは１
以上の整数）の屈折率を導光体側から順次ｎ1、ｎ2…ｎ
Mとそれぞれ表す。導光体から効率的に光を出射光制御
板の凸部に取り込むためには、 ｎA＜ｎB （１） である必要がある。
板の凸部屈折率をｎB、導光体と凸部間のＭ層（Ｍは１
以上の整数）の屈折率を導光体側から順次ｎ1、ｎ2…ｎ
Mとそれぞれ表す。導光体から効率的に光を出射光制御
板の凸部に取り込むためには、 ｎA＜ｎB （１） である必要がある。
【００１２】図２に示すように、導光体から接着層９の
第１層への入射角をθA、各層での進行角度をθ1、θ2
…θMとすると、 ｎA・sin（θA） ＝ｎ1・sin（θ1）＝ｎ2・sin（θ2）＝ … ＝ｎM・sin（θM） ＝ｎB・sin（θB） （２） が成り立つ。ここで、ｎ1〜ｎMの内のいずれかがｎAよ
り小さいとし、その屈折率をｎLとすると、この場合、
θAが θC＝sin-1（ｎL／ｎA） （３） で決まる臨界角θC以上の角度で入射した光は全反射を
起こし、出射光制御板の凸部には入射しない。そのため
出射光制御板への入射光量が減少することから輝度の低
下が生じる。この全反射による輝度の低下を抑えるに
は、ｎ1〜ｎMは何れもがｎAより大きいことが必要であ
る。
第１層への入射角をθA、各層での進行角度をθ1、θ2
…θMとすると、 ｎA・sin（θA） ＝ｎ1・sin（θ1）＝ｎ2・sin（θ2）＝ … ＝ｎM・sin（θM） ＝ｎB・sin（θB） （２） が成り立つ。ここで、ｎ1〜ｎMの内のいずれかがｎAよ
り小さいとし、その屈折率をｎLとすると、この場合、
θAが θC＝sin-1（ｎL／ｎA） （３） で決まる臨界角θC以上の角度で入射した光は全反射を
起こし、出射光制御板の凸部には入射しない。そのため
出射光制御板への入射光量が減少することから輝度の低
下が生じる。この全反射による輝度の低下を抑えるに
は、ｎ1〜ｎMは何れもがｎAより大きいことが必要であ
る。
【００１３】また、全反射が抑えられた場合でも、屈折
率差による反射光が発生し、輝度が低下する場合があ
る。この輝度低下を軽減するためには、各層を透過後の
トータルの反射率を抑えればよい。このためには、 ｎA≦ｎ1、ｎ2、…ｎM≦ｎB （４） とするのが有効である。
率差による反射光が発生し、輝度が低下する場合があ
る。この輝度低下を軽減するためには、各層を透過後の
トータルの反射率を抑えればよい。このためには、 ｎA≦ｎ1、ｎ2、…ｎM≦ｎB （４） とするのが有効である。
【００１４】１例を挙げれば、アクリル導光体（屈折率
１．４９）に１層で構成される接着層を介して、出射光
制御板の凸部を密着した場合に関し、該接着層の屈折率
を変えたときの輝度特性について検討した結果、接着層
の屈折率が１．５１〜１．５４の間にあるのが好ましい
ことが見出された。
１．４９）に１層で構成される接着層を介して、出射光
制御板の凸部を密着した場合に関し、該接着層の屈折率
を変えたときの輝度特性について検討した結果、接着層
の屈折率が１．５１〜１．５４の間にあるのが好ましい
ことが見出された。
【００１５】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。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。
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。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。
【００１６】ここで出射光制御板凸部は１次元的配置の
レンチキュラレンズタイプ、あるいは２次元的配置のレ
ンズアレイタイプのものを利用することができる。また
出射光制御板凸部の断面は台形、放物線、楕円、および
これらの組合わせからなる形状を用いることができる。
また、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。
レンチキュラレンズタイプ、あるいは２次元的配置のレ
ンズアレイタイプのものを利用することができる。また
出射光制御板凸部の断面は台形、放物線、楕円、および
これらの組合わせからなる形状を用いることができる。
また、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。
【００１７】上記の通り説明した面光源素子を用い、そ
の出射面に透過型の表示素子を設けることで、直視型の
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。また、透過型の表示素子の代わりに透明
または乳半フィルム上に印刷を施した印刷フィルム、あ
るいは着色プラスチックの成形品等を用いて、広告看
板、情報掲示板等の直視型表示装置を構成することがで
きる。
の出射面に透過型の表示素子を設けることで、直視型の
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。また、透過型の表示素子の代わりに透明
または乳半フィルム上に印刷を施した印刷フィルム、あ
るいは着色プラスチックの成形品等を用いて、広告看
板、情報掲示板等の直視型表示装置を構成することがで
きる。
【００１８】
【実施例】出射光制御板は、基材となる厚さ２００μｍ
のポリカーボネートフィルム上にアクリル系の紫外線硬
化型樹脂（硬化後の屈折率１．５５）を１００μｍ塗布
し、金型に押し当てた後、フィルム側から紫外線照射に
より１次元的配置のレンチキュラー状凸部を成形して得
た。金型は切削加工により作製した。導光体としては、
厚み８ｍｍのアクリル板（屈折率１．４９）を３００ｍ
ｍ角に切出したものを使用した。片方の表面に接着剤
（屈折率１．５４）をコートし、もう一方の面には粘着
剤（屈折率１．５３）をコートした透明なポリカーボネ
ートフィルム（屈折率１．５８）を準備し、該ポリカー
ボネートフィルムの接着剤側に出射光制御板を貼り付け
た後、粘着剤と導光体を貼り合せ複合板を得た。この時
の接着部の構成を図３に示す。得られた複合板を光源お
よびリフレクタと組み合わせて面光源素子を組み立て
た。この面光源素子ついて評価した結果、良好な輝度特
性が認められた。
のポリカーボネートフィルム上にアクリル系の紫外線硬
化型樹脂（硬化後の屈折率１．５５）を１００μｍ塗布
し、金型に押し当てた後、フィルム側から紫外線照射に
より１次元的配置のレンチキュラー状凸部を成形して得
た。金型は切削加工により作製した。導光体としては、
厚み８ｍｍのアクリル板（屈折率１．４９）を３００ｍ
ｍ角に切出したものを使用した。片方の表面に接着剤
（屈折率１．５４）をコートし、もう一方の面には粘着
剤（屈折率１．５３）をコートした透明なポリカーボネ
ートフィルム（屈折率１．５８）を準備し、該ポリカー
ボネートフィルムの接着剤側に出射光制御板を貼り付け
た後、粘着剤と導光体を貼り合せ複合板を得た。この時
の接着部の構成を図３に示す。得られた複合板を光源お
よびリフレクタと組み合わせて面光源素子を組み立て
た。この面光源素子ついて評価した結果、良好な輝度特
性が認められた。
【００１９】
【発明の効果】本発明の面光源素子によれば、正面方向
から外れた斜め方向へ出射される光を低い輝度に抑える
ことができるので、光の利用率が高く高輝度な面光源素
子を得ることができる。この面光源素子を利用した表示
装置は高い輝度を有する。
から外れた斜め方向へ出射される光を低い輝度に抑える
ことができるので、光の利用率が高く高輝度な面光源素
子を得ることができる。この面光源素子を利用した表示
装置は高い輝度を有する。
【図１】本発明の面光源素子の１例の概略構成図であ
る。
る。
【図２】接着層内での光の進行方向を示す図である。
【図３】本発明の実施例で用いた接着層の概略構成図で
ある。
ある。
２…光源、３…導光体、８…リフレクタ、４…出射光制
御板、９…接着層
御板、９…接着層
Claims (6)
- 【請求項１】 光源と、リフレクタと、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、出射面からの光を出射面の正面方向に
向かわせるための複数の凸部が導光体と対向する面に設
けられた出射光制御板とを備えた面光源素子において、
該導光体と該出射光制御板の凸部先端とが１層以上の光
学的に透明な層を介して密着しており、該出射光制御板
凸部の屈折率が導光体の屈折率より大きく、かつ該各光
学的に透明な層の屈折率が導光体の屈折率よりも大きい
面光源素子。 - 【請求項２】 該導光体と該出射光制御板の間にある該
各光学的に透明な層の屈折率が出射光制御板凸部の屈折
率より小さい請求項１に記載の面光源素子。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の面光源素子の
発光面上に透過型表示素子を設けてなる表示装置。 - 【請求項４】 透過型表示素子が液晶表示素子である請
求項３に記載の表示装置。 - 【請求項５】 請求項1または２に記載の面光源素子の
発光面上に印刷フィルムを設けてなる表示装置。 - 【請求項６】 請求項1または２に記載の面光源素子の
発光面上に散乱機能を有する成形体を設けてなる表示装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000129638A JP2001312915A (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 面光源素子およびそれを用いた表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000129638A JP2001312915A (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 面光源素子およびそれを用いた表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001312915A true JP2001312915A (ja) | 2001-11-09 |
Family
ID=18638880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000129638A Pending JP2001312915A (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 面光源素子およびそれを用いた表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001312915A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2008105423A1 (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Nitto Denko Corporation | バックライトシステムおよび粘着剤付光学シート |
| JP2008204948A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-09-04 | Konica Minolta Holdings Inc | 面発光体、それを用いた表示装置及び照明装置 |
| JP2009076463A (ja) * | 2007-02-28 | 2009-04-09 | Nitto Denko Corp | バックライトシステムおよび粘着剤付光学シート |
| JP2010118259A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Kuraray Co Ltd | 面光源素子およびその製造方法 |
| WO2010079552A1 (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置及びバックライト |
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