JP2002116441A - バックイライトとその製造方法およびこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】輝度の大きく、構成部品が少なく、組立性が容
易なバックライトおよびそれを用いた液晶表示装置を提
供する。 【解決手段】導光板光透過面の上面に該導光板と略同一
の屈折率を有した透明体であって、その表面に小凸部を
有したフィルムまたはプレートを、該小凸部と導光板光
透過面が一体になるように接合した導光板を用いること
によって、光透過面から適切な角度分布をもった照明光
を表示素子に向かって照射できるようにした。本発明の
導光板を用いることにより、従来多数の部品すなわち、
光源、導光板、拡散シート、プリズムシート、反射板等
で構成されていたバックライトが光源と導光板のみで構
成することができ、これによって、輝度の向上、部品価
格と組立工数の低減が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示機能や画像モニ
タ機能を有する機器の液晶表示装置に係り、特にバック
ライトの構成とその製造方法およびこれを用いた液晶表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＲＴ表示装置に比べて小型コン
パクトな液晶表示装置を備えた様々な機器が普及してい
る。

【０００３】例えば、パーソナルコンピュータあるいは
ビデオカメラ等民生用機器を始めとして各種機器の小型
化に対する市場ニーズは高く、例えば、ラップトップ形
コンピュータあるいは液晶モニタ付カメラと呼ばれる小
型化された携帯可能な機器が広く普及してきた。これら
の機器において、液晶表示装置を具備することは必須と
なっており、あわせてカラー表示化、高輝度化など高機
能高性能化への要求は強い。

【０００４】これらの要求に伴い、従来の機器に用いら
れる液晶表示装置は液晶表示板の背後に光源を配設し、
表示面全体を裏側から照明するようにしたバックライト
形の表示装置が用いられている。このような表示装置の
バックライトとしての光源は明るくて見やすい良好な表
示画面を得るために、輝度が高く、しかも輝度のムラが
ないように表示面全体を均一に照明する必要がある。な
お表示面の輝度を向上させるためには、光源の輝度を上
げれば簡単と考えられるが、カメラあるいはラップトッ
プ形のパーソナルコンピュータ等携帯可能な機器におい
ては電池などを駆動源としているために光源の輝度を上
げるのに限界があり、実質的に輝度を向上させるに困難
である。

【０００５】なお、特開平４ー１６２００２号公報、特
開平６ー６７００４号公報に記載の如く、従来の液晶表
示素子用エッヂライト方式の照明装置としては、図３に
示したように、光源１として冷陰極管や熱陰極管等のラ
ンプを使用し、これを透過性材料からなる導光板２の端
面に配し、導光板２の上面に照明面の輝度を面全体に渡
って均一化するための光散乱効果を有する乳白色の合成
樹脂からなる拡散シート３が設けられている。更にその
上面には、拡散光をある程度収束して、表示装置の正面
の輝度を向上させるための第１プリズムシート４および
第２プリズムシート５が配置されている。

【０００６】また、導光板２の光出射表面と反対側の導
光板裏面には、導光板２に導かれた光を拡散層３方向に
散乱させるための光散乱層６が設けられている。ここ
で、光散乱層６から出射された光の輝度をさらに均一化
するために、光散乱層の構造および製造法はつぎのよう
になっている。

【０００７】図４に光散乱層の構造を示す。すなわち、
光散乱層６は、導光板の裏面に酸化チタン等を用いた複
数の光散乱物質が、印刷等の技法を用いて形成されてい
る。光源１からの光強度は、光源から遠ざかるに従い低
下する。従って光散乱物質の面積は、光源から遠ざかる
に従い大きくなるなるように形成されている。

【０００８】さらに、光散乱層６の下面には、反射板８
が配置されている。

【０００９】以上述べたように、従来の照明装置では、
光源１から出射された光は、導光板２に導かれ、光散乱
物質により散乱され、その散乱光は反射板８により再度
導光板２に入射し、その後拡散シート３、プリズムシー
ト４，５を通過して液晶素子に照射される構成になって
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の装置で
は構成部品が多くその構成も複雑であり、製造コストが
高いものとなっている。また導光板下面に光散乱ドット
および反射板を配して光出射角を制御しているため、光
利用効率が低く高輝度化への妨げとなっている。さらに
導光板上面に拡散シートやプリズムシート等の光吸収物
質を配置しているため、輝度のムラは減少できるが、反
面、全体の輝度が低下する欠点があった。このような構
成の場合、輝度の向上には限界があり、輝度の均一化と
輝度の向上は常に相反する課題となり、これを同時に解
決することが出来ない。

【００１１】また、従来の導光板は、光源により熱が伝
搬するため、導光板と反射シートの熱膨張係数の違いに
より固定が困難で、反射シートと導光板裏面との距離が
振動、熱変形等で変化したり、反射シートと導光板の間
に塵埃が混入することにより、光利用効率が変化して輝
度むらが生じやすいという問題点があった。

【００１２】本発明はこのような現状を打開するために
なされたもので、前記従来の欠点を改善し、構成部品が
少なく、組み立て容易な、さらに光源の輝度を上げるこ
となく輝度の向上を図りつつ輝度ムラの少ない見やすい
表示画面を得ることのできるバックライトおよびこれを
用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る液晶表示装置の構成は、導光板の上部
に該導光板と略同一の屈折率を有した材料で構成した小
凸部を有した光透過性フィルムまたはプレートを配置
し、該小凸部と導光板光透過面を光学的に接合して一体
化した導光板を用いる。本方式では、小凸部の傾斜面
（側面）が反射機能を有するようにその形状を幾何学的
に工夫する。導光板に導波された光は小凸部接合部から
上面に配したフィルムまたはプレートに入射して小凸部
の側面で反射することにより光の進行方向を変化させる
ことが出来ることから、適切な角度分布を有する照明光
が液晶表示素子に向かって照射できる。

【００１４】導光板裏面は平面であり導波光は全反射を
繰り返しながら進行する。従って、従来のバックライト
の導光板とは異なり導光板裏面に特別に光散乱ドットや
反射板を形成したり配置したりすることの必要なくし
て、光利用効率を容易に高くすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面に基づ
き説明する。

【００１６】図１は本発明のバックライトの斜視図、図
２は本発明の小凸部を有するフィルムまたはプレートの
１実施例を示す斜視図である。本発明のバックライト
は、光源１、導光板２、小凸部を有するフィルムまたは
プレート１０を最小構成要素としており、導光板２と小
凸部１１を有するフィルムまたはプレート１０は、小凸
部の先端部の平面で光結合されている。導光板の上面と
下面は一般的には鏡面である。小凸部は基本的にはラン
ダムに配置されている。

【００１７】図５は、本発明の導光板内を進行する導光
板導波光１２の光線軌跡を示したものである。図５にお
いて、光源１からの出射光は導光板左側端面で導光板入
射光９として導光板２に入射し、導光板導波光１２とな
り、他方の端面に向かって、導光板下面１３および光透
過面１６で全反射を繰り返しながら進行する。導波光の
うち小凸部接合部１５に入射した光は小凸部を有するフ
ィルムまたはプレート１０内に導波される。ここで小凸
部側面１４で反射して光透過面１６から出射して、液晶
表示素子の照明光となる。ここで、小凸部の大きさ、面
密度および小凸部断面傾斜角を適正化することにより導
波光を徐々に導光板から出射させて液晶表示素子を照明
することができる。

【００１８】図６は、導光板出射角を説明するために示
した導光板内導波光１２、反射光の光線軌跡である。図
６において導光板入射角広がり角αは、光源から発する
光の導光板に入射するときの角度、すなわち導光板左側
端面７の角度、導光板を構成している物質の屈折率によ
り決定される。図６に示したように、導光板左側端面の
角度が、光透過面１６に対して直角で、導光板屈折率が
アクリル樹脂のように一般的なプラスチック材料の場合
は、αは約±４０°となる。なお、幾何学的に考えてα
がマイナスの角度を有する光は直接小凸部から小凸部を
有するフィルムまたはプレート入射することはない。こ
こで、小凸部断面傾斜角をθとし、小凸部深さをＤとす
る。また、小凸部傾斜面１５で反射した光の出射角をγ
とする。図７は、θとδの関係を示したものであり、図
中の数値は、αを示している。ここで、δがマイナスの
場合、出射光は光透過面に立てた垂線に対して左側に出
射することを意味する。図７から、導波光のうち小凸部
傾斜面に入射した光は、光透過面からある角度分布をも
って出射することが分かる。例えばθが５５°の場合、
γは±３０度となり、適切な角度分布の光が導光板から
出射する。

【００１９】同様にして図８はθを４５°、５５°、６
５°とした場合の出射光強度の角度分布すなわち輝度角
度分布を示したものである。θが４５°の場合、輝度角
度分布は図８で右側すなわち光源と反対方向に輝度が高
くなる分布を示す。これに対して、θ６５°の場合に
は、輝度角度分布は図８で左側すなわち光源と同一方向
に輝度が高くなる分布を示す。θが４５°より小さい場
合あるいは、θが６５°より大きい場合これらの傾向が
顕著になり、液晶表示素子の正面輝度が低下してしまい
良好なバックライトが得られない。これに対してθが５
５°の場合には、ほぼ中央の輝度が最大となり、導光板
平面の法線方向に光が強く出射する。本発明の好ましい
θの範囲は５５°±５°である。

【００２０】本発明の導光板を用いることにより、従来
多数の部品すなわち、光源、導光板、拡散シート、プリ
ズムシート、反射板等で構成されていたバックライトが
光源と導光板のみで構成することができ、これによっ
て、輝度の向上、部品価格と組立工数の低減が図れる。
さらに本発明によれば、従来装置の構成では問題であっ
た、反射シートと導光板の間に塵埃が混入することによ
る光利用効率変化並びに輝度むら発生のない、安定した
特性を有したバックライト、液晶表示装置が得られる。

【００２１】次に本発明の導光板小凸部の種々の形状に
関してさらに詳しく説明する。

【００２２】図２は、本発明のバックライトの導光板上
に配置する小凸部を有したフィルムまたはプレートの斜
視図、図９は本発明の該小凸部の形状の例を示す図であ
る。図２の実施例では、小凸部形状は略円錐形をしてお
り、配置に関しては規則性をもっていない。仮に小凸部
の配置に規則性があると、液晶表示素子を構成する液晶
セルの微細パターン、電極パターン、カラーフィルタの
パターン等と干渉して、モアレが生じる場合あり、小凸
部はランダムに配置するのが好ましい。小凸部の形状
は、円錐が基本であるが、図９に示したような、四角
錐、六角錐、八角錐等の多角錐や、これらを変形させた
形状が有効である。

【００２３】図１０は小凸部の断面形状を示したもの
で、図１０（ａ）のように一般的な断面形状の他に、図
１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のように左右で断面形状が
異なる形状や、徐々に傾斜角が変化する形状をとること
が液晶表示素子の用途に応じて有効な場合がある。特
に、図１０（ｂ）は輝度角度分布を狭くすることが出来
る特徴があり、正面輝度の向上が必要な表示素子に適す
る。また（ｂ）は装置全体の構成として、液晶表示素子
の導光板と反対側に光拡散機能を有したフィルムの視野
角を広げるのに効果のあるフィルムを別途配置すること
により、輝度が高く且つ視野角の広い表示装置を得るこ
とができる。

【００２４】本発明のバックライトの導光板上に配置す
る小凸部を有したフィルムの形状として図１１に示す形
状すなわち小凸部を形成した面と相対する面にレンズア
レーを形成した形態がある。

【００２５】このレンズアレーは小凸部断面で反射した
光をコリメートする効果があり、平行光線を液晶表示素
子に照射することが出来る。先に述べたように、この方
式の小凸部を有したフィルムまたはプレートは光拡散シ
ート、或いは各種視野角拡大効果を有するシートまたは
プレートと共用して用いることにより液晶表示素子の輝
度向上に効果がある。

【００２６】本発明の小凸部高さＤおよび光結合部の面
積比率（開口率：フィルムまたはプレートの表面積に対
する小凸部結合部の面積の割合）は、効率良く光を液晶
表示素子に照射するのに重要なパラメータである。

【００２７】まず開口率は、その値が大きすぎると導光
板の光源に近い側での光結合が大きくなって輝度分布
が、光源側に偏ってしまう。逆に開口率が小さすぎると
光源と反対側の輝度が大きくなってしまうか、導光板出
射光量の総量が低下して、全体の輝度が低下してしま
う。従って開口率の平均値は、３〜３０％であることが
望ましい。なおその最適値は小凸部の形状により異な
る。小凸部が円錐の場合、開口率の平均値の最適値は１
０±５％である。

【００２８】Ｄは小凸部の形状および開口により最適値
が異なるが、小凸部が円錐で開口率が１０％の場合、円
錐形状の場合小凸部の高さＤは、小凸部を含む光結合部
の平均的周期が１００の場合１０〜４０であることが望
ましい。具体的には、小凸部の平均周期が１０００μm
の場合、好ましいＤは１００〜４００μmになる。Ｄが
これより小さいと小凸部側面１４に入射する光量が減じ
て光利用効率が低下する。一方Ｄがこれより大きくなる
と小凸部の配置の自由度が失われてしまい、小凸部を適
正に配置することができなくなる。

【００２９】開口率は、その平均値として５から３０
％、好ましくは、１０±５％が望ましい。これより小さ
いと導光板からの出射効率が低下し、これより大きいと
出射光量の分布すなわち輝度分布の均一化の点に問題が
生じる。

【００３０】液晶表示素子から考えると、本発明の小凸
部は微小な光源であるから、小凸部が大きいと「ドット
見え」と称して液晶表示素子を見た場合、人間の目で小
凸部がドットとして認識されてしまい、本来の絵や文字
パターンの認識の妨げとなる。従って、小凸部の大きさ
は出来るだけ小さいことが望ましい。小凸部の具体的大
きさは、２０００μm以下、好ましくは１０００μm以下
であることが望ましい。特に、１００μm以下であれば
ドット見えが生じることがない。更に１００μm以下に
することによってドット見え、さらにはモアレに対して
問題のない導光板バックライトを作ることが出来る。

【００３１】光源１からの光強度は一般的に導光板２内
で光源から遠ざかるにつれて低下するので、それに応じ
て小凸部の密度、高さ或いは大きさを変化させ、小凸部
反射光の強度分布すなわち輝度が導光板全面に渡って均
一になるようにする。本発明では、単一光源の場合、小
凸部の密度は光源側端面から相対する導光板端面に向か
って、ゆるやかに増加するように形成するのがよい。し
かし、光源側と相対する導光板端面での光の反射を考慮
すると上記相対する導光板端面の近傍では端面に近づく
につれて、その密度を減じたほうが輝度の均一化が図れ
る場合が多い。次に、小凸部と導光板の接合に関して図
１２により説明する。小凸部と導光板の接合は、熱圧
着、接着剤、接着フィルムで接合することができる。使
用する接着剤あるいは接着フィルム１９は好ましくは導
光板を構成する材料および小凸部を有するフィルムまた
はプレートと略同一で透明性の優れた物質が良い。場合
によっては力学的に圧着してオプティカルコンタクトを
とることもできる。一般的には、図１２（ａ）に示す熱
圧着、あるいは（ｂ）に示す接着剤あるいは接着フィル
ムを導光板表面全体に塗布して小凸部を有するフィルム
またはプレートを押しつけることによって接合する。こ
の場、図１２（ｄ）に示すように、接着剤あるいは接着
フィルム１９を厚く形成して、上記操作を行うことによ
り、好ましい接合すなわち、接合部の形状が図１０
（ｂ）の形状を形成することができる。図１２（ｃ）は
小凸部を有するフィルムまたはプレートに接着剤を塗布
して導光板に押しつけて接合する方法であり、接着剤の
使用量が少なくてすむという特徴がある。

【００３２】次に、本発明のバックライトの構成を図１
３により説明する。

【００３３】図１３（ａ）は、単一光源、楔形導光板の
例である。光源からの距離に反比例して導光板厚さを減
じた導光板を用いたことに特徴があり、導光板出射光の
強度分布の均一化と、導光板厚さの低減、軽量化に有効
である。

【００３４】図１３（ｂ）は、単一光源を用い、光源と
反対側の導光板端面に傾斜をもたせた例であり、導波光
のうち、光透過面から出射せず、光源と反対側の導光板
端面まで達した導波光の角度を変化させて、導波光出射
を容易にしたことを特徴とする。これにより、導光板出
射光の強度分布の均一化が容易になり、また光損失が低
減できる。

【００３５】図１３（ｃ）は、２光源型で、導光板とし
て平板を用いた例である。

【００３６】図１３（ｄ）は、２光源型で、光源からの
距離の違いによる輝度むらを補償するために、導光板の
厚さを変化させた例である。

【００３７】上記バックライトの構成は、図示したもの
に限定されるものではなく、それぞれを組み合わせて、
構成することが可能である。

【００３８】次に、本発明の小凸部を有するフィルムま
たはプレートの製造方法を説明する。

【００３９】小凸部を有するフィルムまたはプレートの
製造方法としては、基本的には、金型を製作し、プラス
チック成形して製造する。該金型の製造方法としては、
種々の機械加工法、例えば、ダイアモンド工具、超硬を
用いたドリル加工、切削、研削等の手法を用いることが
出来る。また放電加工法も有効な手段である。ただし、
本発明の小凸部は、一般的設計でその数が１００から２
００００個／平方センチであり、導光板全体では膨大な
数になるため以下に述べる製造方法を適用するのがよ
い。

【００４０】図１４は、その製造方法の１実施例を示し
たプロセス図である。

【００４１】この製造方法は、（１）基板２０にホトレ
ジスト２１を形成する工程、（２）小凸部の反転パター
ンを有したホトマスク２２を上記基板上に配置し、マス
ク上方から紫外線２３を照射したあとホトレジストを現
像して基板に小凸部の反転パターンを形成する工程、
（３）反転パターン上に金属メッキを施し、メッキ層２
５からなるプラスチック成形用スタンパ２６を形成する
工程、（４）上記スタンパを用いて、プラスチック成形
する工程からなる。

【００４２】ここで、基板２０としては、厚さが２から
１０ｍｍ程度の鏡面研磨したガラス板等が用いられる。
ホトレジスト２１を形成する前に、シラン系の接着性向
上剤をあらかじめ塗布しておくことができる。ホトレジ
スト材料としては、液状あるいはフィルム状のポジ型、
ネガ型材料が使用可能である。図１４ではポジ型材料を
使用した場合の工程を示した。その形成方法としては、
スピンコーティング法、ロールコーティング法がある。
ホトレジストの厚さをコントロールすることにより小凸
部の高さを変化させることが可能である。また露光、現
像条件を工夫することにより、小凸部傾斜角をコントロ
ールすることが出来る。ホトマスクは、クロムマスク、
フィルムマスク、エマルジョンマスクが使用可能であ
り、あらかじめ設計した小凸部の大きさ、数、分布等の
データを作成しておき電子ビーム、レーザビーム等によ
り描画することにより作成できる。メッキ層２５を形成
するまえに、導電膜２４を形成しておくと、メッキ工程
のむらがなくなり、良好なメッキ層すなわちスタンパが
形成できる。導電層、メッキ層の材料としては種々の金
属が使用できるが、均一性、機械的性能の点でＮｉが最
適な材料である。得られたメッキ層は、基板から物理的
に容易に剥離することが可能であり、必要に応じて、研
磨仕上げしてスタンパとして使用する。

【００４３】得られたスタンパは、例えば射出成形機の
母型２７にマグネット２８、真空チャック２９等で固定
する。図１４には射出成形機により小凸部を有するフィ
ルムまたはプレートを製作する方法を示したが、これ以
外の方法として、押し出し成形、圧縮成形、真空成形等
で導光板を成形することが可能である。

【００４４】小凸部を有するフィルムまたはプレートあ
るいは導光板を構成する材料としては、透明なプラスチ
ック材料全般が使用可能である。具体例としては、ポリ
エステル樹脂、アクリル系プラスチック、ポリカーボネ
ート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリウレタン系樹脂、
紫外線硬化型のプラスチック材料がある。このうちアク
リル系材料は、透明性、価格、成形性の点で優れており
本発明に適した材料である。

【００４５】得られた小凸部を有するフィルムまたはプ
レートと導光板を接合するための材料としては、各種ア
クリル系材料、エポキシ系材料、ウレタン系材料が用い
られる。特にＵＶ系の接着剤は接合工程の合理化に対し
て有効である。

【００４６】図１５は、本発明の製造方法の別の実施例
を示したプロセス図である。

【００４７】この製造方法は、（１）スタンパ原盤３０
にホトレジスト２１膜を形成する工程、（２）小凸部の
パターンを有したホトマスクを上記基板上に配置し、マ
スク上方から紫外線を照射した後現像してスタンパ原盤
に小凸部のパターンを形成する工程、（３）反転パター
ンをマスクにして、スタンパ原盤をエッチングしてスタ
ンパを形成する工程、（４）ホトレジストマスク残りを
取り除く工程、（５）上記スタンパを用いて、プラスチ
ック成形する工程からなる。

【００４８】本工程は、メッキ工程を用いず、直接スタ
ンパを加工する点が図１４の工程と異なる。ここで、ス
タンパ原盤は、例えばＮｉ等の鏡面仕上げた金属板であ
る。ホトマスクパターンをマスクにしてスタンパ原盤を
エッチングする方法としては、ウェットエッチングの
他、各種のドライエッチング法が使用できる。とりわ
け、イオンビームを所定の角度から入射させて、小凸部
の傾斜角を制御することができるイオンミリング法はこ
れに適した方法である。

【００４９】なお、スタンパ原盤の代わりに一般的に使
用される金型材料を用いて上記製造法で直接金型を製造
することもできる。

【００５０】図１６は、本発明の製造方法の別の実施例
を示したプロセス図である。

【００５１】この製造方法は、（１）基板にホトレジス
ト膜を形成する工程と、（２）請求項１の小凸部のパタ
ーンを有したホトマスクを上記基板上に配置し、マスク
上方から紫外線を照射した後現像して基板に小凸部のパ
ターンの原形を形成する工程と、（３）パターンをドラ
イエッチングしてパターンを所望の断面形状に整形する
工程と、（４）金属メッキを施し、プラスチック成形用
スタンパを形成する工程と、（５）上記スタンパを用い
て、プラスチック成形する工程とからなる。

【００５２】このプロセスはホトマスクパターンをドラ
イエッチング法により、所定の形状に成形したあと、メ
ッキ工程によりスタンパを形成する手法で、ドライエッ
チング法として、イオンミリング等を用いることによ
り、小凸部のパターンの原形を所望の断面形状に整形す
ることができる特徴を有する。

【００５３】図１７は、本発明の製造方法の別の実施例
を示したプロセス図である。

【００５４】この製造方法は、機械加工法により小凸部
或いは小凸部反転パターンを形成する方法である。

【００５５】図１７（ａ）は、（１）アルミニウム、黄
銅、銅等の機械加工しやすい基板２０に小凸部を機械加
工により形成し、母型３６製造する工程と、（２）母型
に金属メッキを施し、プラスチック成形用スタンパ２６
を形成する工程と、（３）上記スタンパを用いて、プラ
スチック成形する工程からなる。金属メッキを行う前に
高分子膜を母型表面に形成してスタンパと基板の剥離を
容易にする手法を必要に応じて施す。

【００５６】図１７（ｂ）は、（１）アルミニウム、黄
銅、銅等の機械加工しやすい基板２０に小凸部反転パタ
ーンを機械加工により形成し、母型３６を製造する工程
と、（２）ガラス基板等の平板３７と母型の間に液状高
分子３８を入れて例えばＵＶ光を照射して高分子を硬化
させる工程と、（３）平板を基板から剥離して小凸部パ
ターンのレプリカを得る工程と、（４）レプリカ３９に
金属メッキを施し、プラスチック成形用スタンパ２６を
形成する工程と、（５）上記スタンパを用いて、プラス
チック成形する工程とからなる。

【００５７】この製造方法は、反射率の高い小凸部を得
るのに適している。

【００５８】次に、液晶表示装置の構成を説明する。

【００５９】図１８に本発明のバックライトを用いた液
晶表示装置を示した。バックライトの上面には偏光板３
１、ＴＦＴ３２、液晶セル３３、共通電極３４、カラー
フィルタ３５、偏光板３１が設置される。この構成は液
晶表示装置の一般例を示したものである。その商品構成
としての実施例図は省略するが前記ラップトップ型パー
ソナルコンピュータ用や液晶モニタ付きビデオカメラな
ど液晶表示装置の搭載が必要不可欠にして一体構成され
る様々な機器に用いて有効となることはいうまでもな
い。

【００６０】なお、表示装置の用途によっては、バック
ライトを含めて、種々の構成が考えられる。

【００６１】例えば、パーソナルコンピュータ用の液晶
表示装置、あるいはテレビモニタ等比較的大型の機器で
は、特に広い視野角が要求されるがこのような機器の場
合には、照明光を散乱させて視野角を拡大させる拡散板
を新たに図１８の適当な位置に配置することが出来る。
また、プリズムシートを配置して更に指向性の高い照明
光を液晶セルに照射したあと、視野角を広げるために光
拡散効果のあるシートを配置したり、光透過面を加工し
て光散乱機能を持たせて視野角を広げることもできる。

【００６２】光源の具体例としては、冷陰極管、熱陰極
管、タングステンランプ、キセノンランプ、メタルハラ
イドランプ、などが挙げられる。通常、冷陰極管のよう
な低温系の光源が望ましい。

【００６３】本発明の液晶表示装置に用いる液晶素子な
いしは液晶セルについては特に限定はなく、公知の素
子、パネルが使用できることはいうまでもない。一般的
な液晶セルとしては、ツイストネマティック型やスーパ
ーツイストネマティック型、ホモジニアス型、薄膜トラ
ンジスタ型のもの、またアクティブマトリックス駆動型
や単純マトリックス駆動型のものなどが挙げられる。

【００６４】なお、必要に応じて用いられる輝度均一化
マスク（図示せず）は、光源からの距離差による輝度の
ムラを補償するためのもので、例えば光の透過率を変化
させたシートなどとして形成されるもので、輝度均一化
マスクは、導光板上の任意の位置に配置することができ
る。

【００６５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のバックライ
ト用導光板の製造方法によれば、多機能な導光板を容易
に製造することができるとともに、本発明の導光板を用
いることにより、従来多数の部品すなわち、光源、導光
板、拡散シート、プリズムシート、反射板等で構成され
ていたバックライトが光源と導光板のみで簡易に構成す
ることができ、これによって、部品価格と組立工数の低
減および高輝度化等性能の向上を図ることができる。

【００６６】また、本発明によれば、従来装置の構成で
は問題であった、反射シートと導光板の間に塵埃が混入
することによる光利用効率変化並びに輝度むら発生のな
い安定した特性を有したバックライト、液晶表示装置が
得られる。

【００６７】さらに、バックライト型液晶表示装置を備
える種々機器にあって、本発明による液晶表示装置によ
れば、高輝度でかつ輝度ムラ発生の少ない見やすい高性
能な表示装置を有する機器を得ることができる。

【００６８】なお、本発明の液晶表示装置は、前記した
パーソナルコンピュータ、液晶モニタ付ビデオカメラ、
テレビモニタなどの製品に限定されるものではない。例
えば、近年開発が急速である車載情報端末器としても必
須かつ有効であり、様々な製品において必要不可欠な表
示装置としての応用が可能であることはいうまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバックライトの斜視図。

【図２】本発明の小凸部を有したフィルムまたはプレー
トを示す斜視図。

【図３】従来のバックライトを示す斜視図。

【図４】従来のバックライトの裏面に形成された光散乱
層、光散乱物質を示す模式図。

【図５】本発明の導光板内の光線軌跡を説明するための
図。

【図６】本発明の導光板、小凸部の光線軌跡を説明する
ための図。

【図７】小凸部側面傾斜角と出射角の関係を示す図。

【図８】本発明の導光板の輝度角度分布特性図。

【図９】本発明の小凸部形状を示す図。

【図１０】本発明の小凸部の断面図。

【図１１】本発明のレンズアレー付き導光板を示す図。

【図１２】本発明の小凸部と導光板の接合方法を説明す
るための図。

【図１３】本発明のバックライトの断面図。

【図１４】本発明の導光板を製造するためのプロセス
図。

【図１５】本発明の導光板を製造するためのプロセス
図。

【図１６】本発明の導光板を製造するためのプロセス
図。

【図１７】本発明の導光板を製造するためのプロセス
図。

【図１８】本発明のバックライトを用いた液晶表示装置
を示す図。

【符号の説明】

１…光源、２…導光板、９…導光板入射光、１０…小凸
部を有するフィルムまたはプレート、１１…小凸部、１
２…導光板導波光、１３…導光板下面、１４…小凸部側
面、１５…小凸部結合部、１６…光透過面、１７…導光
板端面、１８…導光板出射光、１９…接着剤あるいは接
着フィルム、２５…メッキ層、２６…スタンパ、３１…
偏光板、３２…ＴＦＴ、３３…液晶セル、３４…共通電
極、３５…カラーフィルタ、３６…母型、３７…平板、
…３８…高分子、３９…レプリカ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 祐二 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA23Z FA29Z FA42Z FB04 FC01 FC19 FC23 FC26 FD15 FD18 GA17 KA01 LA12 LA18 LA19 5G435 AA03 BB12 BB15 EE27 FF06 FF08 GG24 HH04 KK07

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶セルと、該液晶セルの背面に配置さ
   れた導光板と導光板の側面に配置された光源を備えるバ
   ックライトとを具備したバックライト型液晶表示装置に
   おいて、 上記導光板が、光源からの光の入射面と、入射された光
   を液晶表示素子に対して出射させる光透過面を有し、該
   導光板の光透過面の上面に該導光板と略同一の屈折率を
   有した透明体であって、その表面に小凸部を有したフィ
   ルムまたはプレートを、該小凸部と導光板の光透過面が
   光学的に一体になるように接合してなる導光板をバック
   ライトに用いたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、フィルム又はプレー
   ト表面の小凸部の形状が多角錐状または円錐状であるこ
   とを特徴とするバックライトを用いた液晶表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、導光板と小凸部の接
   合部分の占める面積が導光板光透過面全体の面積の５〜
   ３０％であることを特徴とするバックライトを用いた液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、小凸部の導光板透過
   面に対する傾きが、３０〜７０°であることを特徴とす
   るバックライトを用いた液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、小凸部の導光板透過
   面に対する傾きが、５０〜６０°であることを特徴とす
   るバックライトを用いた液晶表示装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、小凸部の平均間隔を
   １００とした場合、小凸部高さが１０〜４０であること
   を特徴とするバックライトを用いた液晶表示装置。
7. 【請求項７】 請求項１において、小凸部の大きさが、
   ５００μm以下であることを特徴とするバックライトを
   用いた液晶表示装置。
8. 【請求項８】 請求項１において、小凸部の配置が光源
   からの距離によって異なることを特徴とするバックライ
   トを用いた液晶表示装置。
9. 【請求項９】 請求項１において、小凸部がランダムな
   配置を有することを特徴とするバックライトを用いた液
   晶表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項１において、液晶セル全面に対
    して導光板が略均一な照明を行えるように、導光板の小
    凸部の単位面積当たりの数が光源側からその相対する側
    に向かって増加していることを特徴とするバックライト
    を用いた液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項１において、小凸部を有したフ
    ィルムまたはプレートの該小凸部と相対する面に、小凸
    部傾斜面上に微小レンズアレーを形成したことを特徴と
    するバックライトを用いた液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 請求項１から１１いずれかのバックラ
    イトの前面に、少なくとも偏光板、液晶セル、共通電極
    を配置した液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 請求項１から１１いずれかのバックラ
    イトの前面に、少なくとも偏光板、液晶セル、共通電
    極、光拡散機能を有したフィルム状物質もしくはシート
    を配置した液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 表示機能もしくはモニタ機能を有する
    機器にあって、請求項１から１３いずれかに記載の液晶
    表示装置を搭載して構成されることを特徴とする電子機
    器。
15. 【請求項１５】 （１）基板にホトレジスト膜を形成す
    る工程と、 （２）請求項１の小凸部の反転パターンを有したホトマ
    スクを上記基板上に配置し、マスク上方から紫外線を照
    射したあと現像して基板に小凸部のパターンを形成する
    工程と、 （３）上記パターン上に金属メッキを施し、プラスチッ
    ク成形用金属スタンパを形成する工程と、 （４）上記スタンパを用いて、プラスチック成形する工
    程とを有する小凸部を有した導光板用フィルムまたはプ
    レートの製造方法。
16. 【請求項１６】 （１）スタンパ原盤にホトレジスト膜
    を形成する工程と、 （２）請求項１の小凸部の反転パターンを有したホトマ
    スクを上記基板上に配置し、マスク上方から紫外線を照
    射したあと現像してスタンパ原盤に小凸部形成用パター
    ンを形成する工程と、 （３）上記パターンをマスクにして、スタンパ原盤をエ
    ッチングしてプラスチック成形用スタンパを形成する工
    程と、 （４）上記スタンパを用いて、プラスチック成形する工
    程とを有する小凸部を有した導光板用フィルムまたはプ
    レートの製造方法。
17. 【請求項１７】 （１）基板にホトレジスト膜を形成す
    る工程と、 （２）請求項１の小凸部のパターンを有したホトマスク
    を上記基板上に配置し、マスク上方から紫外線を照射し
    たあと現像して基板に小凸部の反転パターンを形成する
    工程と、 （３）上記パターンをドライエッチングしてパターンを
    整形する工程と、 （４）金属メッキを施し、プラスチック成形用スタンパ
    を形成する工程と、 （５）上記スタンパを用いて、プラスチック成形する工
    程とを有することを特徴とする導光板用フィルムまたは
    プレートの製造方法。
18. 【請求項１８】 （１）基板に小凸部またはその反転パ
    ターンの原形を機械加工により形成する工程と、 （２）上記パターンの金属メッキを施し、プラスチック
    成形用スタンパを形成する工程と、 （３）上記スタンパを用いて、プラスチック成形あるい
    はフィルム成形する工程とを有することを特徴とする導
    光板用フィルムまたはプレートの製造方法。