JP4676355B2

JP4676355B2 - 輝度均一化部材およびバックライトユニット

Info

Publication number: JP4676355B2
Application number: JP2006046600A
Authority: JP
Inventors: 聡服部; 泰正盛島; 伸一石渡
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: JP2007227142A

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ等の表示機器の部材、例えば液晶ディスプレイのバックライトユニットなどに使用される輝度均一化部材、および上記輝度均一化部材を用いたバックライトユニットに関する。

液晶テレビなどに使用されるランプ直下型液晶ディスプレイのバックライトユニットにおいては、例えばランプとしてＣＣＦＬ（冷陰極管）を用いたバックライトユニットでは、図１７に示すように、複数のＣＣＦＬ１が反射シート２の前面に平行に並べられている。なお、図１７において、３は拡散板、拡散シート、輝度向上シートなどの光学シート、４は液晶セルを示す。

上述したランプ直下型液晶ディスプレイのバックライトユニットでは、輝度ムラを低減させる目的で、例えば、ＣＣＦＬの配置部分とＣＣＦＬ同士の間の部分との明暗を緩和するために、隣り合うＣＣＦＬの間に反射シートからなる断面三角形の山型反射板を設け、この反射板によってＣＣＦＬからの光を反射させる試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。

また、ＣＣＦＬからの光の散乱性能を有する拡散板や拡散シートを複数設けて輝度ムラを低減させる方法や、バックライトユニットの薄さを犠牲にして、ＣＣＦＬと拡散板との間隔を広げて輝度ムラを低減させる方法も行われている。

特開２００４−１３８７１５号公報

しかし、輝度ムラを低減させるために前述した方法を採った場合でも、液晶セルの手前での、拡散板、拡散シートなどの光学シートを含むバックライトユニット全体の面における輝度ムラは依然として残っている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、バックライトユニットからの光の輝度ムラを低減させることができるとともに、バックライトユニットの正面方向における輝度を向上させることができるシート状の輝度均一化部材およびそれを組み込んだバックライトユニットを提供することを目的とする。

本発明者らは、前述した課題を解決するために種々検討を行った結果、片面に複数の平行な凸条部を有する光透過性シートを、上記凸条部を光源に向けた状態で光源に対して傾けて配置した場合、バックライトユニットからの光の輝度ムラを低減させることができるとともに、バックライトユニットの正面方向における輝度を向上させることができること、特に上記光透過性シートを光源の横方向、正面方向あるいは後方などに配置した場合、中でも光源の横方向の空間部に配置した場合には、上記作用効果が顕著に得られることを見出した。

本発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、下記（１）〜（１３）に示す輝度均一化部材およびバックライトユニットを提供する。
（１）片面に複数の平行な凸条部を有する光透過性シートからなり、複数の平行に配置された光源を具備するバックライトユニットに使用される輝度均一化部材であって、前記光透過性シートは、前記凸条部を光源に向けた状態で光源に対して傾斜して、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）または（ｄ）の態様で配置され、かつ、前記凸条部の長手方向は、光源から前記光透過性シートに向けて出射した光の進行方向と垂直であることを特徴とする輝度均一化部材。
（ａ）三角形の山型に形成した光透過性シートを光源の両横方向の空間部に配置した態様。
（ｂ）三角形の山型部が２つ以上並列した状態に形成した光透過性シートを光源の両横方向の空間部に配置した態様。
（ｃ）光透過性シートで光源を覆った態様。
（ｄ）前記態様（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のうちの２つ以上を組み合わせた態様。
（２）前記凸条部の断面は多角形であることを特徴とする（１）の輝度均一化部材。
（３）前記凸条部の表面の一部または全部が曲面であることを特徴とする（１）または（２）の輝度均一化部材。
（４）前記凸条部の表面の一部、あるいは全部に細かい凹凸が形成されていることを特徴とする（１）〜（３）の輝度均一化部材。
（５）前記凸条部が微粒子を含むことを特徴とする（１）〜（４）の輝度均一化部材。
（６）前記光透過性シートは、凸条部に入射した光を裏面で全反射させて光源の正面方向に出射させることを特徴とする（１）〜（５）の輝度均一化部材。
（７）光源の横方向に複数の前記光透過性シートが並列配置されているとともに、前記複数の光透過性シートの少なくとも１つは凸条部形成面に平坦面が形成され、前記光透過性シートは、平坦面に入射した光を裏面から光源の横方向に出射させ、かつ、凸条部に入射した光を裏面で全反射させて光源の正面方向に出射させることを特徴とする（１）〜（６）の輝度均一化部材。
（８）前記光透過性シートは、凸条部形成面が前方を向いた状態で配置されていることを特徴とする（６）または（７）の輝度均一化部材。
（９）前記光透過性シートは、凸条部に入射した光を屈折させて裏面から光源の正面方向に出射させることを特徴とする（１）〜（５）の輝度均一化部材。
（１０）凸条部に入射した光を裏面で全反射させて光源の横方向に出射させる光透過性シートをさらに具備することを特徴とする（１）〜（９）の輝度均一化部材。
（１１）前記凸条部に入射した光を裏面で全反射させて光源の横方向に出射させる光透過性シートは、光源の後方に配置されていることを特徴とする（１０）の輝度均一化部材。
（１２）前記光透過性シートは、屈折率が１．３以上の材料で形成されていることを特徴とする（１）〜（１３）の輝度均一化部材。
（１３）（１）〜（１２））の輝度均一化部材と、複数の平行に配置された光源とを具備することを特徴とするバックライトユニット。

本発明において、光透過性シートの材質、構造等に必ずしも限定はなく、片面に複数の平行な断面多角形等の凸条部を有するものであればよいが、特に、ポリエステル等からなる基材フィルムの片面にアクリル系樹脂等からなる断面三角形の凸条部を形成した光学シート、いわゆるプリズムシートを好適に用いることができる。このようなプリズムシートとしては、例えば、住友スリーエム株式会社のＢＥＦ（商品名）などを使用することができる。

本発明の輝度均一化部材およびバックライトユニットによれば、バックライトユニットの厚みを厚くすることなく、かつ、拡散シートの枚数を低減させつつ、バックライトユニットからの光の輝度ムラを低減させること、およびバックライトユニットの正面方向における輝度を向上させることができる。

次に、図面を参照して本発明に係る輝度均一化部材およびバックライトユニットの実施形態を示すが、本発明は下記例に限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態を示す。本例のバックライトユニット１０において、１２は光源（ＣＣＦＬ）、１４は反射シート、１６は輝度均一化部材を示す。本例の輝度均一化部材１６は、プリズムシート（光透過性シート）の凸条部を光源１２に向けた状態で、該プリズムシートを三角形の山型に形成したもので、光源１２に対して傾けて配置した傾斜部１８を有する。本例の輝度均一化部材１６は、凸条部形成面を前方に向けた状態で、光源１２の横方向の空間部に配置されている。

本例のバックライトユニット１０では、図２に示すように、光源１２から横方向に出射した光２０は、傾斜部１８のプリズムシートのプリズム面Ａに入射し、シート裏面Ｂで屈折率の違いから全反射してプリズム面Ｃから光源１２の正面方向に出射する。したがって、輝度均一化部材１６を光源１２の両横方向の空間部に配置することにより、正面方向に関しては弱い出力の光源を２本追加したのと同等の効果を得ることができ、これにより正面方向の輝度ムラの低減、正面方向の輝度の向上を図ることができる。

また、光を和らげるために、図３に示すように、プリズム面Ｃにレンズ状曲面２２や細かい散乱性凹凸２４を設けることで、より効果的に輝度ムラの低減、輝度の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態を示す。本例のバックライトユニット３０において、１２は光源（ＣＣＦＬ）、１４は反射シート、３２は輝度均一化部材を示す。本例の輝度均一化部材３２は、プリズムシートの凸条部を光源１２に向けた状態で、該プリズムシートを三角形の山型部が２つ並列した状態に形成したもので、上記山型部は光源１２に対して傾けて配置した傾斜部３４ａ、３４ｂを有する。光源１２に面した傾斜部３４ａのプリズムシートは、凸条部同士の間に平坦面３６を有する。本例の輝度均一化部材３２は、凸条部形成面を前方に向けた状態で、光源１２の横方向の空間部に配置されている。

本例のバックライトユニット３０では、図５に示すように、光源１２から横方向に出射した光２０の一部は、第１実施形態と同様に、傾斜部３４ａのプリズムシートのプリズム面Ａに入射し、シート裏面Ｂで屈折率の違いから全反射してプリズム面Ｃから光源１２の正面方向に出射する。また、光源１２から横方向に出射した光２０の一部は、傾斜部３４ａのプリズムシートの平坦面３６に入射し、シート裏面Ｂから光源１２の横方向に出射して傾斜部３４ｂのプリズムシートのプリズム面Ｄに入射し、シート裏面Ｅで屈折率の違いから全反射してプリズム面Ｆから光源１２の正面方向に出射する。したがって、輝度均一化部材３２を光源１２の両横方向の空間部に配置することにより、正面方向に関しては弱い出力の光源を４本追加したのと同等の効果を得ることができ、これにより正面方向の輝度ムラの低減、正面方向の輝度の向上を図ることができる。なお、上記平坦面はプリズムシートの１本の凸条部の途中に設けてもよい。

また、光を和らげるために、プリズム面Ｃ、Ｆにレンズ状曲面や散乱性凹凸を設けることで、より効果的に輝度ムラの低減、輝度の向上を図ることができる。さらに、並列した三角形の山型部の数を増やすことにより、光源の見かけ上の本数を増やすことができる。

（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態を示す。本例のバックライトユニット４０において、１２は光源（ＣＣＦＬ）、１４は反射シート、４２は輝度均一化部材を示す。本例の輝度均一化部材４２は、プリズムシートの凸条部を光源１２に向けた状態で、かつ、プリズムシートで光源１２を覆った状態で、該プリズムシートを光源１２に対して傾けて配置した傾斜部４４を有する。本例の輝度均一化部材４２は、凸条部形成面を後方に向けた状態で、光源１２の横方向の空間部に配置されている。

本例のバックライトユニット４０では、図７に示すように、光源１２から斜め前方に出射した光５０は、傾斜部４４のプリズムシートのプリズム面Ｇに入射し、プリズム面Ｇで屈折してシート裏面Ｈに向かい、シート裏面Ｈで屈折してシート裏面Ｈから光源１２の正面方向に出射する。したがって、輝度均一化部材４２を光源１２の両横方向の空間部に配置することにより、光源を広げたのと同じ効果を得ることができ、また、光源直上の光を低減させ、多くの光を光源間の反射板に戻すことができるため、これにより輝度ムラの低減、輝度の向上を図ることができる。

また、光を和らげるために、図８に示すように、シート裏面Ｈにレンズ状曲面や散乱性凹凸５２を設けることで、さらに効果的に輝度ムラの低減、輝度の向上を図ることができる。

（第４実施形態）
図９は本発明の第４実施形態を示す。本例のバックライトユニット６０において、１２は光源（ＣＣＦＬ）、１４は反射シート、６２は輝度均一化部材を示す。本例の輝度均一化部材６２は、第１実施形態の輝度均一化部材１６と、光源１２の後方に配置された後方輝度均一化部材６４とを組み合わせたものである。後方輝度均一化部材６４は、プリズムシートの凸条部を光源１２に向けた状態で、該プリズムシートを光源１２の後方において光源１２に対して傾けて配置した傾斜部６６を有する。

本例のバックライトユニット６０では、図１０に示すように、光源１２から後方に出射した光７０は、傾斜部６６のプリズムシートのプリズム面Ｉに入射し、シート裏面Ｊで屈折率の違いから全反射してプリズム面Ｋから光源１２の横方向に出射する。この光源１２の横方向に出射した光は、実施形態１で説明したように、輝度均一化部材１６に入射し、輝度均一化部材１６から光源１２の正面方向に出射する。

（第５実施形態）
図１１は本発明の第５実施形態を示す。本例のバックライトユニット８０において、１２は光源（ＣＣＦＬ）、１４は反射シート、８２は輝度均一化部材を示す。本例の輝度均一化部材８２は、第１実施形態の輝度均一化部材１６と、第３実施形態の輝度均一化部材４２とを組み合わせたものである。

（第６実施形態）
図１２は本発明の第６実施形態を示す。本例のバックライトユニット９０において、１２は光源（ＣＣＦＬ）、１４は反射シート、９２は輝度均一化部材を示す。本例の輝度均一化部材９２は、第１実施形態の輝度均一化部材１６と、第３実施形態の輝度均一化部材４２と、第４実施形態における後方輝度均一化部材６６とを組み合わせたものである。また、上記第３実施形態の輝度均一化部材４２の凸条部形成面には、光源１２の横方向において平坦面９４を設けてある。

（第７実施形態）
図１３は本発明の第７実施形態を示す。本例のバックライトユニット１００において、１２は光源（ＣＣＦＬ）、１４は反射シート、１０２は輝度均一化部材を示す。本例の輝度均一化部材１０２は、第１実施形態の輝度均一化部材１６と、第３実施形態の輝度均一化部材４２と、第４実施形態における後方輝度均一化部材６６とを組み合わせたもの、すなわち第６実施形態のバックライトユニットと同様のものであり、上記各輝度均一化部材１６、４２、６６を１枚のプリズムシートを折りたたんで作製した例である。

ここで、第１実施形態のバックライトユニットと従来のバックライトユニットの正面輝度を比較した図を図１４に示し、同様に第２実施形態のバックライトユニットの正面輝度を図１５に、また第５実施形態のバックライトユニットの正面輝度を図１６に示す。本発明によれば、図１４、図１５および図１６に示す第１実施形態、第２実施形態および第５実施形態では、ＣＣＦＬ位置の間の部分でも十分正面輝度を確保でき、輝度ムラの低減、輝度の向上を図ることができることがわかる。

本発明の第１実施形態を示す概略図である。第１実施形態における光の動きを示す説明図である。光の動きの他の例を示す説明図である。本発明の第２実施形態を示す概略図である。第２実施形態における光の動きを示す説明図である。本発明の第３実施形態を示す概略図である。第３実施形態における光の動きを示す説明図である。光の動きの他の例を示す説明図である。本発明の第４実施形態を示す概略図である。第４実施形態における光の動きを示す説明図である。本発明の第５実施形態を示す概略図である。本発明の第６実施形態を示す概略図である。本発明の第７実施形態を示す概略図である。第１実施形態のバックライトユニットと従来のバックライトユニットの正面輝度を比較した図である。第２実施形態のバックライトユニットと従来のバックライトユニットの正面輝度を比較した図である。第５実施形態のバックライトユニットと従来のバックライトユニットの正面輝度を比較した図である。液晶ディスプレイの従来構造を示す概略図である。

符号の説明

１０バックライトユニット
１２光源（ＣＣＦＬ）
１４反射シート
１６輝度均一化部材
２０光
２２レンズ状曲面
２４散乱性凹凸
３０バックライトユニット
３２輝度均一化部材
３４ａ、３４ｂ傾斜部
３６平坦面
４０バックライトユニット
４２輝度均一化部材
５０光
６０バックライトユニット
６２輝度均一化部材
６４後方輝度均一化部材
７０光
８０バックライトユニット
８２輝度均一化部材
９０バックライトユニット
９２輝度均一化部材
９４平坦面
１００バックライトユニット
１０２輝度均一化部材

Claims

片面に複数の平行な凸条部を有する光透過性シートからなり、複数の平行に配置された光源を具備するバックライトユニットに使用される輝度均一化部材であって、前記光透過性シートは、前記凸条部を光源に向けた状態で光源に対して傾斜して、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）または（ｄ）の態様で配置され、かつ、前記凸条部の長手方向は、光源から前記光透過性シートに向けて出射した光の進行方向と垂直であることを特徴とする輝度均一化部材。
（ａ）三角形の山型に形成した光透過性シートを光源の両横方向の空間部に配置した態様。
（ｂ）三角形の山型部が２つ以上並列した状態に形成した光透過性シートを光源の両横方向の空間部に配置した態様。
（ｃ）光透過性シートで光源を覆った態様。
（ｄ）前記態様（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のうちの２つ以上を組み合わせた態様。
前記凸条部の断面は多角形であることを特徴とする請求項１に記載の輝度均一化部材。
前記凸条部の表面の一部または全部が曲面であることを特徴とする請求項１または２に記載の輝度均一化部材。
前記凸条部の表面の一部、あるいは全部に細かい凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の輝度均一化部材。
前記凸条部が微粒子を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の輝度均一化部材。
前記光透過性シートは、凸条部に入射した光を裏面で全反射させて光源の正面方向に出射させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の輝度均一化部材。
光源の横方向に複数の前記光透過性シートが並列配置されているとともに、前記複数の光透過性シートの少なくとも１つは凸条部形成面に平坦面が形成され、前記光透過性シートは、平坦面に入射した光を裏面から光源の横方向に出射させ、かつ、凸条部に入射した光を裏面で全反射させて光源の正面方向に出射させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の輝度均一化部材。
前記光透過性シートは、凸条部形成面が前方を向いた状態で配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載の輝度均一化部材。
前記光透過性シートは、凸条部に入射した光を屈折させて裏面から光源の正面方向に出射させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の輝度均一化部材。
凸条部に入射した光を裏面で全反射させて光源の横方向に出射させる光透過性シートをさらに具備することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の輝度均一化部材。
前記凸条部に入射した光を裏面で全反射させて光源の横方向に出射させる光透過性シートは、光源の後方に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の輝度均一化部材。
前記光透過性シートは、屈折率が１．３以上の材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の輝度均一化部材。
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の輝度均一化部材と、複数の平行に配置された光源とを具備することを特徴とするバックライトユニット。