JP4557881B2 - バックライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話・ノートパソコン等に用いられる液晶表示装置用バックライト装置に関する。

従来使用されているバックライトに搭載されている光学シートはＰＥＴ等の透明樹脂材料を基材に使用しているため、程度は小さいが、複屈折による偏光性を持ったものになっている。その結果それらのシートを使用したバックライトから出射される光は偏光性を持ったものとなっており、材料の使用方法、使用方向によっては液晶表示装置の透過率が変化してしまう。

ここで従来の問題点と本発明とを比較するため液晶表示装置とバックライトの構造を説明しておく。
図４は液晶装置及びそれを照明するバックライト装置の一般的な断面図で、図４（ａ）は輝度上昇フィルムを１枚（２８）使うバックライト装置の例、図４（ｂ）は輝度上昇フィルムを２枚（３８，４０）使うバックライト装置の例である。
図４（ａ）において２枚の透明基板３６に液晶層３７が狭持され、該透明基板のうちバックライト側の、下側の透明基板３６の外側にはバックライト側偏光板３２が貼られ、上側の透明基板３６の外側には上側偏光板３４が貼られて液晶表示装置２８を構成している。

バックライト装置５０は、光源２２と該光源２２の出射光を平行方向に導いたのち主に上面に出射する導光板２４と、導光板の下面方向に出射された光を反射して導光板内に戻す反射板２６と、導光板２４から出射された光を液晶表示装置２８の面に垂直な光にする輝度上昇フィルム２８と、該輝度上昇フィルム２８を透過した光を拡散させる拡散板３０とを有している。
図４（ａ）の構成では、輝度上昇フィルム２８として例えば三菱レイヨン社製のものを使うことが出来る。
この輝度上昇フィルムについては、特許文献１に詳述されている。

図４（ｂ）に示した構造が図４（ａ）に示した構造と異なるのは導光板２４と液晶表示装置２８の間に設けられたシート類の配置と枚数で、図４（ｂ）の構造では、導光板２４に近接して拡散板３０が設けられ、該拡散板３０を透過した光が、プリズム面を有し、該プリズムの稜線がほぼ直交する２枚の輝度上昇フィルム３８，４０によって液晶表示装置２８の面に垂直な光とされている。
図４（ｂ）の構成では、輝度上昇フィルム３８，４０として例えば住友スリーエム社製のものを使うことが出来る。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付している。

液晶表示装置は上下の偏光板３２，３４の偏光軸の設定によって光の透過非透過を制御しているが、バックライト光が偏光していると一部のバックライト光が下側の偏光板で吸収されてしまい、液晶表示装置が暗くなってしまうという問題がある。
各シート２８，３０，３８，４０の基材となるフィルムは透明樹脂を引き延ばしたりして応力をかける工程が不可欠なため、程度は小さくとも、多少の偏光性を持ってしまう。

図５は図４（ａ）に示した構造の液晶装置とバックライト装置で、拡散板３０を取り換えたときの輝度特性を示した図である。すなわちこのグラフが従来の光透過率特性のバラツキを示した図となっている。
図５において、縦軸はもっとも明るい時を１００％とした光透過率、横軸は液晶パネル面に対する角度で、測定結果を示す各種の線は図４（ａ）の構造で拡散板３０のみを、量産品の中から数十種選び、取り換えてみたときの代表的な特性値を示している。

図５の特性を見ると、拡散板３０によって角度を９０度に固定した場合で９０％弱から１００％まで、全角度では７５％弱から１００％まで光透過率が、すなわち輝度が、変化してしまうことが判明した。
ここで用いた拡散板３０は全て良品とされていたものなので、拡散板のバラツキによって図５に示したような輝度の差が生じてしまうことがわかった。

このような輝度の差はバックライト光の偏光によるものである可能性があり、特許文献２の−０００４，０００５−，−００２４−には、バックライトの出射光がバックライト内部での界面反射や屈折によって偏光した光となっていると述べられており、さらに−０００５−にはバックライト光の偏光軸角度と液晶パネル裏側偏光板の透過軸角度との相違に起因して光利用効率が大きく影響される、すなわち液晶パネルの明るさが影響される旨が記載されている。
またこのようなバックライト光の偏光による輝度の低下を解決するため、特許文献２では、液晶パネルとバックライトとの間に位相差フィルムを設け、該位相差フィルムによってバックライト側偏光板の偏光軸角度とバックライト光の偏光軸角度とを一致させて光源の光利用効率を上昇させるという提案を行っている。

しかし、特許文献２で提案されている方法には問題がある。
すなわち、バックライト光の偏光軸角度がばらついている場合、図５に示したように多きな変動がある場合、には１つ１つのバックライトを測定して、それぞれのバックライトに必要な位相差板を用いる必要が出てくる。
このようにすると、１つ１つのバックライトの測定に膨大なコストがかかる上、もともと高価である位相差板を、多くの種類用意する必要があり、実施できる可能性は小さかった。

現状では図４に示した各シート２８，３０，３８，４０は偏光性を持っていないことになっているが、実際には若干の偏光性を持っており、かつその偏光度、偏光軸はどの仕様書にも記載されていない状態である。

特開２００３−３０２５０８ 特開２００５−２４２１７７

解決しようとする課題は、液晶表示装置の輝度の安定化、輝度の向上が計れる、光学特性の安定したバックライト装置を提供することである。

本発明のバックライト装置は、透明基板のバックライト側にバックライト側偏光板を備えた液晶表示装置を照明する照明手段であって、光源と、該光源光を導く導光板と、該導光板と前記液晶表示装置の間に複数のシートを有するバックライト装置において、前記複数のシートのうち少なくとも前記バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシートもしくは該シートの基材を、該シートもしくは該シートの基材を取り出す原反ロールの定められた位置から取り出すものであって、前記定められた位置は、前記原反ロールのロール軸にほぼ直角な方向に複数に分割した位置のうちの１つの位置であることを特徴とする。

また、本発明のバックライト装置は、透明基板のバックライト側にバックライト側偏光板を備えた液晶表示装置を照明する照明手段であって、光源と、該光源光を導く導光板と、該導光板と前記液晶表示装置の間に複数のシートを有するバックライト装置において、前記複数のシートのうち少なくとも前記バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシートもしくは該シートの基材に関しては、該シートもしくは該シートの基材を取り出す原反ロールの位置を複数に分割し、該複数の位置から取り出されたシートもしくは該シートの基材を、それぞれの該位置毎に別の製品に用いるものであって、前記分割は、前記原反ロールのロール軸にほぼ直角な方向に分割されたことを特徴とするバックライト装置。

また、本発明のバックライト装置は、透明基板のバックライト側にバックライト側偏光板を備えた液晶表示装置を照明する照明手段であって、光源と、該光源光を導く導光板と、該導光板と前記液晶表示装置の間に複数のシートを有するバックライト装置において、前記複数のシートのうち少なくとも前記バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシートもしくは該シートの基材を、該シートもしくは該シートの基材を取り出す原反ロールの位置により、取り出し角度を異ならせるものであって、前記原反ロールの位置は前記原反ロールのロール軸にほぼ直角な方向に複数に分割した位置のうちの１つの位置であることを特徴とする。

本発明によれば光学特性の安定したバックライト装置が得られるため、該バックライト装置で照明される液晶表示装置の輝度の安定化、輝度の向上が計れる。

光源と、該光源光を導く導光板と、該導光板と前記液晶表示装置の間に複数のシートを有するバックライト装置において、前記複数のシートのうち少なくとも前記バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシートもしくは該シートの基材を、該シートもしくは該シートの基材を取り出す原反ロールの定められた位置から取り出す。また該シートもしくは該シートの基材を取り出す原反ロールの位置を複数に分割し、該複数の位置から取り出されたシートもしくは該シートの基材をそれぞれの該位置毎に別の製品に用いた。

図５に示した光透過率のバラツキはバックライト光の偏光軸の問題であると推定した。
一般にバックライト装置の拡散シート３０は、その原反が大きなロール状（以下原反ロールと呼ぶ）に製造される。その製造過程においては透明樹脂を引き延ばしたりして応力をかける工程が不可欠なため、程度は小さくとも、多少の偏光性を持ってしまう。したがって原反ロール上の取り位置により偏光軸が変化してしまい、その結果、そのシートを使用したバックライトから出射される光の偏光軸も変化してしまい、同じバックライトでありながらバックライト毎に、液晶表示装置の輝度値が異なる結果となってしまう。
しかし基材のシートは連続的に製造されてロール状に巻き取られていくので、ロール軸にほぼ直角な方向においては応力のかかり方、すなわち偏光軸が、近似しているということが考えられる。
またバックライト側偏光板３２に最も近いところに置かれるシートが光透過率の変動にもっとも影響を与えるということが考えられる。

そこで図４（ａ）に示した拡散板３０を原反ロールの定められた位置から複数個取り出し、各拡散板毎に図５と同様な光学特性を測定した。すなわち本発明によるバックライトを用いた液晶表示装置の光透過率特性バラツキを示したグラフが図２である。
図２において、縦軸はもっとも明るい時を１００％とした光透過率、横軸は液晶パネル面に対する角度で、測定結果を示す各種の線は図４（ａ）の構造で拡散板３０のみを量産品の中から数十種選び取り換えてみたときの代表的な特性値を示している。

図２の特性を見ると、角度を９０度に固定した場合で９３％程度から９７％程度まで、全角度でも９２％程度から１００％までと、光透過率、すなわち輝度のバラツキが図５に示した従来のバラツキよりも大幅に減少している。

図１は本発明のバックライトで用いるシートを、原反ロールから取り出す位置を示した図である。
図１（ａ）は基本図で、原反ロール１２がロール部１４とロール部から取り出された平坦部１５とから成り、シート類は平坦部１５で型等で打ち抜かれて個体化される。
シートの原反ロール１２はロール軸方向１１にほぼ直角な線１３で３つの位置、位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、に分割されている。
図２の光透過率を測定した拡散板は、図１（ａ）に示した位置Ａからのみ取り出されている。

図１（ｂ）は原反ロール１２の使い始めの時期でロール部１４が大きい状態、図１（ｃ）は原反ロール１２を半分ほど使った状態、図１（ｄ）は原反ロール１２の残りが少なくなってロール部１４が小さくなった状態で、原反ロール１２を使う時期を通じて、使い始めの時期から残りが少なくなった時期まで、位置Ａ，Ｂ，Ｃがロール軸方向１１に対してほぼ一定であることを示している。

このようにバックライト側偏光板３２に最も近いところに置かれるシートを原反ロールの定められた位置から取り出すようにすることにより液晶表示装置とバックライト装置全体での光透過率のバラツキを押さえることが出来た。同様に図１に示すように、例えば位置Ａから得られたシートは製品Ａに、位置Ｂから得られたシートは製品Ｂに、位置Ｃから得られたシートは製品Ｃにというように、各シートを取り出す原反ロールの位置を複数に分割し、該分割は、前記原反ロールのロール軸にほぼ直行する方向になし、該複数の位置から取り出されたシートを、それぞれの該位置毎に別の製品向けに用いれば原反ロールは有効に使用され、光透過率のバラツキも押さえることが出来る。

上記で説明したように、バックライト側偏光板３２に最も近いところに置かれるシートの偏光軸が最も重要であるが、該バックライト側偏光板３２に最も近いところに置かれるシートは図４（ａ）においては拡散板３０、図４（ｂ）においては輝度上昇フィルム４０となっている。
輝度上昇フィルムにおいても基材には原反ロール化した透明樹脂を用いており、偏光軸を一定にする重要性は同様である。

一般的には、標準品とされた液晶表示装置に対し種々のバックライトを点灯させて液晶表示装置の輝度を測定し、該輝度値の大小によってバックライト装置の良否を決定している。
液晶表示装置側の上下偏光板の偏光軸に関して具体的な角度は開示されないのが通常であるが、液晶表示側で決めた標準的なサンプルに対して、その現物に合わせて最も高い輝度が得られる位置のシートを用いれば、バックライト装置の偏光軸を液晶表示装置のバックライト側偏光板の偏光軸に近似したものとすることが出来、バックライト装置の良品率を向上させることが可能である。

またバックライト光の偏光軸に安定性があれば、偏光板の軸を液晶側で合わせることもできるし、特許文献２の提案のように位相差板で両者の偏光軸を一致させることもできる。この場合位相差板は１種類用意するだけでよく、特許文献２の提案が安価になりかつ実現性も帯びてくる。本発明のようにバックライト光を安定化させるとこのような効果も生じる。

なお、図４の（ａ）のバックライト装置は輝度上昇フィルムを１枚、図４（ｂ）では２枚用いているが、本発明は輝度上昇フィルムの枚数によるものではなく、少なくとも液晶表示装置のバックライト側偏光板に最も近いところに置かれるバックライト装置のシートもしくは該シートの基材を原反ロールの定められた位置から取り出すことに特徴がある。
従って図４（ａ）の構造のバックライトの場合は拡散板３０の取り出し位置を特定することが重要であり、図４（ｂ）の構造のバックライトの場合は輝度上昇フィルム４０もしくは該フィルム基材の取り出し位置を特定することが重要である。
また、バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシートのみではなく、他のシートもしくは該シートの基材の取り出し位置も特定すれば効果はさらに大きくなることは勿論である。
さらに、図１では原反ロールをロール軸とほぼ直角な方向に３分割する例を示したが、該分割をより細かく行えばバックライト装置の光学特性がより安定になることも勿論である。

図３は本発明の第２の実施例を説明する図である。
図３は図１（ａ）に対応する図で、図１（ａ）と異なるのは原反ロールの位置Ａ，Ｂ，Ｃによりシートもしくは該シートの基材の取り出し角度を異ならせていることである。
すなわち,位置Ａにおいてはシート１７をロール軸方向１１に対し反時計方向に回転した角度で取り出し、位置Ｂにおいてはシート１８をロール軸方向１１と直交した方向で取り出し、位置Ｃにおいてはシート１９をロール軸方向１１に対し時計方向に回転した角度で取り出している。
このような角度は偏光軸を事前に測定することで知ることが出来るし、また例えば原反ロールからシートもしくは該シートの基材打ち抜き用金型の原反ロールに対する角度を変更することで実施することが出来る。

このようにシートもしくは該シートの基材の取り出し角度を異ならせることにより、シートの偏光軸を液晶表示装置バックライト側偏光板の偏光軸と近似した方向にシートを搭載させたバックライトとすることが出来るので、液晶表示装置の明るさのばらつきを小さく押さえることが出来る。
また１種の製品向けに原反ロールを使用することが出来るので、原反ロールの利用効率を高めることが出来る。これは実施例１の場合は、製品Ａ，Ｂ，Ｃでの原反ロール使用量が異なると、原反ロールの使い残しがでてしまう可能性があったのに対して大きな効果である。

以上説明したように本発明のバックライト装置は、偏光性の小さい基材を使用したシートが液晶表示装置に最も近いところに配置されているため、液晶表示装置に向かう光に偏光性が小さくなり、液晶表示装置の輝度が安定する。もしくは偏光性が比較的大きなシートでもその偏光軸を液晶表示装置バックライト側偏光板の偏光軸と近似した方向にシートを搭載させたバックライトとすることが出来るので、液晶表示装置の明るさのばらつきを小さく押さえることが出来る。

本発明のバックライトで用いるをシートを、原反ロールから取り出す位置を示した図である。 本発明によるバックライトを用いた液晶表示装置の光透過率特性である。 本発明によるシートの取り出し方の第２の実施例を示した図である。 液晶装置及びそれを照明するバックライト装置の一般的な断面図である。 従来の光透過率特性のバラツキを示した図である。

符号の説明

３６ 透明基板
５０ バックライト
３２ バックライト側偏光板
２８ 液晶表示装置
２２ 光源
２４ 導光板
２８，３０、３０，３８，４０ 複数のシート
３０，４０ バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシート
１２ 原反ロール
１６，１８，２０ 定められた位置
１１ ロール軸方向

Claims (3)

1. 透明基板のバックライト側にバックライト側偏光板を備えた液晶表示装置を照明する照明手段であって、光源と、該光源光を導く導光板と、該導光板と前記液晶表示装置の間に複数のシートを有するバックライト装置において、前記複数のシートのうち少なくとも前記バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシートもしくは該シートの基材を、該シートもしくは該シートの基材を取り出す原反ロールの定められた位置から取り出すものであって、前記定められた位置は、前記原反ロールのロール軸にほぼ直角な方向に複数に分割した位置のうちの１つの位置であることを特徴とするバックライト装置。
2. 透明基板のバックライト側にバックライト側偏光板を備えた液晶表示装置を照明する照明手段であって、光源と、該光源光を導く導光板と、該導光板と前記液晶表示装置の間に複数のシートを有するバックライト装置において、前記複数のシートのうち少なくとも前記バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシートもしくは該シートの基材に関しては、該シートもしくは該シートの基材を取り出す原反ロールの位置を複数に分割し、該複数の位置から取り出されたシートもしくは該シートの基材を、それぞれの該位置毎に別の製品に用いるものであって、前記分割は、前記原反ロールのロール軸にほぼ直角な方向に分割されたことを特徴とするバックライト装置。
3. 透明基板のバックライト側にバックライト側偏光板を備えた液晶表示装置を照明する照明手段であって、光源と、該光源光を導く導光板と、該導光板と前記液晶表示装置の間に複数のシートを有するバックライト装置において、前記複数のシートのうち少なくとも前記バックライト側偏光板に最も近いところに置かれるシートもしくは該シートの基材を、該シートもしくは該シートの基材を取り出す原反ロールの位置により、取り出し角度を異ならせるものであって、前記原反ロールの位置は前記原反ロールのロール軸にほぼ直角な方向に複数に分割した位置のうちの１つの位置であることを特徴とするバックライト装置。
   

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