JPH0895036A - 導光板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 表示装置の背面光源に組み込まれる導光板の
散乱ドットのピッチを、乱数に基づいて設定する。 【効果】 表示装置におけるモアレの発生を防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は液晶表示装置等のディ
スプレイ装置の光源として用いられる平面光源装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の基本構成は、液晶パネル
及びこの液晶パネルの背面に設けられた平面光源装置か
らなる。この平面光源装置としては、冷陰極管などの光
源を導光板と称する平板状の光学素子の一側面に沿って
配置し、冷陰極管からの出射光をこの導光板内部に導い
て面発光させる方式が用いられている。

【０００３】導光板は平板状に加工されたアクリルなど
の光学的に透明な樹脂材料基体からなり、またこの基体
の液晶パネルと反対側の主面には、散乱パターンがドッ
ト状に形成されている。

【０００４】この散乱パターンは、導光板内部に導かれ
た光を液晶パネルに向かって散乱出射させる機能を有し
ており、例えば酸化チタン等の白色顔料を主体とする材
料を基体表面に付着させることによって形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の平面
光源装置を用いた液晶表示装置においては、表示画面上
にモアレが観察され、これが表示品位を著しく低下させ
る原因となっていた。このモアレが生じる原因は、導光
板の散乱パターン同士の干渉または液晶パネル内部の配
線と導光板の散乱パターンとの干渉によるものと考えら
れる。そこでこの発明は、このようなモアレを解消し、
液晶パネルなどを用いた表示装置の光源として好適な平
面光源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】この発明の第１発明に係
る導光板は、平板状の基体と、該基体の一主面上に互い
に離間して列設され前記基体からの出射光を任意の方向
に散乱または屈折させる複数の列パターンとを具備し、
隣接する各列パターンのピッチが乱数に基づいて設定さ
れていることを特徴とする。

【０００７】この発明の第２発明に係る導光板は、平板
状の基体と、該基体の一主面上に互いに離間して列設さ
れ前記基体からの出射光を任意の方向に散乱または屈折
させる複数のドットパターンとを具備し、異なる列に属
しかつ互いに隣接する前記ドットパターンの少なくとも
一部が、それぞれの属する列のピッチと異なるピッチを
有するように形成されていることを特徴とする。

【０００８】この発明の第３発明に係る導光板は、平板
状の基体と、該基体の一主面上に互いに離間して列設さ
れ前記基体からの出射光を任意の方向に散乱または屈折
させる複数のドットパターンとを具備し、異なる列に属
しかつ互いに隣接する前記ドットパターンのピッチが乱
数に基づいて設定されていることを特徴とする。この発
明の第４発明に係る導光板は、前記パターンは前記一主
面に設けられた凸部からなることを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明は、導光板主面に設けられ導光板基体
からの出射光を任意の方向に散乱または屈折させるパタ
ーン間のピッチをランダムに設定して、このパターンに
よって空間的な周期性が発生しないようにするものであ
る。これによって、従来発生していたモアレを、視認上
めだたなくすることが可能となる。

【００１０】尚この散乱または屈折能を有するパターン
は、具体的には導光板主面上に印刷形成された例えば白
色顔料からなる散乱ドットでもよく、あるいは導光板自
体を加工成型して形成された突起であってもよい。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）以下にこの発明の一実施例を図面を参照し
つつ説明する。図１は、第一の実施例における液晶表示
装置の概略断面図を示す。

【００１２】即ち液晶パネル１０は、２枚のガラス基板
１１，１２の間に液晶層１３を挾持してなり、それぞれ
のガラス基板の内面には、この液晶層１３に電圧を印加
するための電極１４，１５が形成されている。そして電
極１４と電極１５との交点部分で単位画素が構成され
る。

【００１３】液晶パネルの駆動方式には該略して２種類
の方式が適用される。第１の方式はいわゆるマルチプレ
クス方式であり、この場合電極１４，電極１５は帯状の
透明電極であり、これら帯状電極が互いに直交するよう
に組み合わされて画素を構成する。第２の方式はいわゆ
るアクティブマトリクス方式であり、この場合電極１４
もしくは電極１５の一方はマトリクス配列されたドット
状の表示画素電極である。そして個々の表示画素電極に
は、これを制御するためのスイッチング素子として薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）が接続される。そしてこのＴＦ
Ｔを制御する走査線及び信号線が、表示画素電極を囲む
ように互いに直交して配設される。また他方の電極は基
板全面に形成された対向電極として機能する。

【００１４】本実施例ではアクティブマトリクス方式の
液晶パネルを用いた。尚表示画素電極は、相互の電極の
ピッチが縦方向に３００μｍ、横方向に１００μｍとな
るように配列されている。

【００１５】また、この液晶パネル１０の背面には、こ
の液晶パネル１０に近接してこれとほぼ同形状の平面光
源装置２０が配置されている。この平面光源装置２０
は、導光板２３、及びこの導光板２３の一側端部に対面
して設けられた冷陰極管２１からなる。導光板２３の液
晶パネル１０側の主面は光出射面２５であり、この光出
射面２５に対向する主面には複数の散乱ドット２６が設
けられている。また図示しないが、液晶パネル１０と導
光板２３との間に拡散シートを介在させてもよい。

【００１６】さらに冷陰極管２１の導光板２３に対向す
る面以外を覆うように反射板２２を設けても良く、さら
に導光板２３の、液晶パネル１０と反対側の面に近接し
て、反射板２４を配置してもよい。

【００１７】次に、この液晶表示装置の動作について説
明する。冷陰極管２１から発せられた光が導光板２３内
部に入射すると、入射光は導光板２３の内部で全反射を
繰り返しながら内部を伝達されていく。そして伝達され
た光が散乱ドット２６のいずれかに到達すると、そこで
光は散乱される。散乱光のうち、光出射主面２５に対し
全反射条件を破る条件で到達した光は、液晶パネル１０
に向かって出射される。

【００１８】一方、液晶パネル１０では、マトリクス状
に配列された電極１４（表示画素電極）が、その行毎に
線順次選択されて所定の電位が書き込まれる。そして電
極１４と電極１５（対向電極）との電位差に応じて画素
毎に液晶層１３の透過率が変調される。そして導光板２
３から出射された光の透過光量がこの透過率に応じて画
素毎に制御されることによって、表示が行われる。

【００１９】図２は導光板２３の概略斜視図を示す。本
実施例の導光板２３は光学的に透明なアクリル樹脂の平
板からなり、その一方の主面には、酸化チタンを主成分
とする白色顔料をドット状に付着させることによって、
多数の円形の散乱ドット２６が形成されている。

【００２０】これら散乱ドット２６は、複数の列を形成
するように配列されている。そして、冷陰極管２１に遠
い側の列に属する散乱ドット２６は、冷陰極管２１に近
い側の列に属する散乱ドット２６に比して大きくなるよ
うに形成されている。これは、冷陰極管から遠ざかるに
従って導光板２３内部での光損失が大きいため、これを
補うために散乱ドット２６の面積を大きくして、単位ド
ットあたりの発光量を増すためである。そして、各列間
のピッチＰ＝ｄ１，ｄ２，ｄ３，…，ｄｎ−２，ｄｎ−
１，ｄｎは、乱数に基づいて設定されている。具体的に
は、これらピッチＰが、

【００２１】

【数１】Ｐ＝Ｐ０＋Ｐｒ×（１＋ｒ） となるように設定される。尚上式において、Ｐ０は列間
の基準ピッチであり、これは列パターンが液晶パネルを
介して視認されないような値に設定される。具体的には
導光板厚さの概略半分程度であり、本実施例の場合は
１．５ｍｍに設定されている。

【００２２】尚この基準ピッチＰ０を、導光板面内でそ
の位置に応じて変えても良い。即ち上記したように、光
源から導光板内部に入射した光は、導光板内部で損失を
受ける。このため導光板主面上の位置（ｘ，ｙ）即ち光
源からの距離に依存して、導光板からの出射光強度に分
布が生じる。これを、散乱パターンの密度を、光源に近
い側から遠い側に向かうにしたがって高くすることによ
って単位面積あたりの散乱面積を実質的に増大させて、
補償することができる。即ち、基準ピッチＰ０を、導光
板からの出射光が均一になるように、光源に近い側から
遠くなるに従って大きくなるように設定すれば良い。

【００２３】一方Ｐｒは、基準ピッチからのずれ量の最
大値であり、本実施例においては１５０μｍとした。ま
たｒは乱数であり、かつ−１≦ｒ≦１となるように選択
される。また、行方向においても各散乱ドット間のピッ
チｈ１，ｈ２，ｈ３，…，ｈｍは乱数に基づいて決定さ
れる。

【００２４】本実施例における導光板２３は、いわゆる
スクリーン印刷法を用いて製造される。その概略は図３
に示すとおりである。即ち、金属細線を直交させてなる
スクリーンメッシュ３１上に感光性のフォトレジスト材
料を全面に塗布し、これを露光・現像することによって
所定の形状にパターニングする。そしてこのパターニン
グによってできた開孔３３を介して、導光板基体となる
アクリル樹脂板表面に酸化チタンを主成分とする白色顔
料を印刷するのである。

【００２５】ところで、スクリーン印刷法においては、
開孔３３部のメッシュ３１にレジストが部分的に付着し
て残存することがある。とくにメッシュとなる金属細線
が交差する部分のレジストが現像時に取りきれず、図中
に網掛けで示すように、所望するパターン形状以外のと
ころにレジストが残存しやすい。その結果、散乱パター
ンは完全な円とならず、残存レジストの形状を反映した
不定形状となる。

【００２６】そしてメッシュ３１のピッチとレジストを
露光するためのマスクのピッチは必ずしも一致しないた
め、これによってできた散乱ドットも場所毎に形状が相
違し、その形状にはメッシュ３１のピッチとマスクのピ
ッチの関係によって所定の周期性が生じる。これによっ
て散乱ドットからの散乱光に干渉縞が発生し、導光板か
らの出射光にモアレが視認される要因となることが分か
った。

【００２７】そこで本実施例においては、パターニング
によって形成される孔３３のピッチを乱数に基づいて決
定した。具体的には、上記に説明した通り、形成される
パターンが図２に示すパターンとなるように、孔３３の
ピッチを決定する。尚このとき、ピッチを決めるための
Ｐｒの値は、スクリーンメッシュ線の太さ程度とするの
がモアレを解消する上でより効果的であることが分かっ
た。尚本実施例においては、２５０番〜３００番のスク
リーンメッシュを使用し、これに従ってＰｒを１５０μ
ｍとした。

【００２８】こうして製造された導光板を用いて液晶表
示装置を組立て、実際に点灯させて観察したところ、モ
アレは視認されないことが確認された。本実施例の液晶
表示装置においては、モアレが観察されず、良好な表示
品位を実現することができた。また本実施例の導光板の
製造方法においては、メッシュピッチに残存する不所望
なレジストの影響によるモアレをめだたなくできるの
で、製造上の歩留を大幅に向上させることができた。

【００２９】また、散乱ドットの配列を変形してもよ
い。例えば上記導光板においては、各列に属する散乱ド
ットは、図２に破線で示す基準線にドットの中心が一致
するように配列したが、これに限られるものではなく、
散乱ドットの中心が基準線からずれるように形成しても
良い。即ち各列の散乱ドットが、基準線に重なり、かつ
隣接する基準線同士のピッチ（列のピッチ）と、散乱ド
ット同士のピッチが異なる領域を有するように形成して
も良い。散乱ドットの規則性を過度に乱すと、これによ
る輝度の分布があらたに発生する可能性があるが、この
ようにドットの変位量を任意の基準線に必ず重畳するよ
うに規制することによって、輝度の分布を発生させるこ
となく散乱ドットの規則性を乱すことができ、図２に示
す導光板と同様に、モアレを目立たなくすることができ
た。 （実施例２）図５はこの発明の第２の実施例における導
光板の概略斜視図である。

【００３０】本実施例においては、導光板の光出射主面
に、この導光板を成型することによって突起を形成し、
この突起の光屈折／反射能を利用して面発光させるもの
である。

【００３１】本実施例の平面光源装置は、導光板４３の
一側端部に対面するように冷陰極管４１が配置されてな
る。導光板４３はアクリル樹脂平板を基体とし、そして
その光出射主面には、この基体を成型することによって
複数列の突起４６が形成されている。突起４６は冷陰極
管４１側に斜面を有し、冷陰極管４１と反対側にほぼ垂
直な面を有する。この突起４６の斜面は導光板４３内部
を伝達する光を全反射するような条件にその傾きを設定
されており、一方これにつながるほぼ垂直な面は、全反
射条件を破るようにその傾きを設定されている。

【００３２】具体的には、導光板４３に入射した光は、
導光板材料の屈折率に応じて広がりをもったコーンとな
り、本実施例の如く屈折率１．５程度のアクリル樹脂板
を用いた場合、コーンの広がり角は約±４２゜となる。
従って、この４２゜方向に進む光を全反射するように、
斜面の傾きを決定すれば良い。そしてこの面で反射され
た光のうち、これにつながるほぼ垂直な面（以下光出射
面と略称する）に到達した光は、そこから外部に向けて
取り出され、残る光は導光板内部に向けて再び反射さ
れ、導光板内部を伝播していく。その結果導光板から出
射される光は、光出射面の面積に応じてその広がり角が
小さくなった収束光となる。

【００３３】このようにして導光板から出射された光
は、導光板の光出射主面上に配置された図示しないプリ
ズムレンズシートを介して、ほぼ液晶パネルを垂直に横
切るようにその光路を曲げて、液晶パネルに入射され
る。

【００３４】これによって、液晶パネルを斜めに横切る
成分を低減でき、液晶パネルを通過する光路長を略一定
にして、コントラストの視角依存性を低減することが可
能となる。また、散乱ドットなどを設ける必要がないた
め、光損失を最低限にすることができ、表示装置の輝度
を向上させることができる。

【００３５】また本実施例において、突起４６のピッチ
ｄ１，ｄ２，…，ｄｎ−１，ｄｎは、実施例１の散乱パ
ターンのピッチと同様、乱数に基づいて決定されてい
る。本実施例の導光板を液晶表示装置に組み込んで点灯
させて観察したところ、実施例１と同じくモアレが発生
しないことが確認された。これは、突起４６の配列の規
則性を乱すことによって、突起４６と液晶パネル内部の
電極が規則的な干渉を起こさなかったことによる。また
光源装置における光損失が少なく、明るい表示画面を得
ることができた。

【００３６】本実施例の導光板においては、このように
高い表示品位を実現することができ、またコントラスト
の視角依存性を低減することができた。さらに散乱ドッ
トを形成する必要がないため、光損失をおさえて表示装
置の輝度を向上させることができ、さらに工程数を削減
して製造コストを低減することが可能となる。

【００３７】本実施例においては、列状の突起を複数列
設けたが、この構成に限られることなく、例えば島状の
突起を列状に並べて、この突起列を複数列設けるように
しても良い。なお上記実施例の如く列状の突起とする場
合には、列方向に沿った規則性は存在しないため、モア
レを低減するための加工が複雑にならないというメリッ
トがある。

【００３８】

【発明の効果】この発明の導光板においては、導光板本
体あるいは導光板と表示パネルとの干渉によるモアレの
発生を防止することができる。したがってこの発明の導
光板を表示装置の光源に組み込む事によって、高い表示
品位を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例における液晶表示装置
の概略断面図を示す。

【図２】この発明の第１の実施例における導光板の概略
斜視図を示す。

【図３】図２に示す導光板の概略製造方法を示す。

【図４】この発明の第２の実施例における導光板の概略
斜視図を示す。

【符号の説明】

１０…液晶パネル ２０…平面光源装置 ２１…冷陰極管 ２３…導光板 ２４…反射板 ２６…散乱ドット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の基体と、該基体の一主面上に互
   いに離間して列設され前記基体からの出射光を任意の方
   向に散乱または屈折させる複数の列パターンとを具備
   し、隣接する各列パターンのピッチが乱数に基づいて設
   定されていることを特徴とする導光板。
2. 【請求項２】 平板状の基体と、該基体の一主面上に互
   いに離間して列設され前記基体からの出射光を任意の方
   向に散乱または屈折させる複数のドットパターンとを具
   備し、異なる列に属しかつ互いに隣接する前記ドットパ
   ターンの少なくとも一部が、それぞれの属する列のピッ
   チと異なるピッチを有するように形成されていることを
   特徴とする導光板。
3. 【請求項３】 平板状の基体と、該基体の一主面上に互
   いに離間して列設され前記基体からの出射光を任意の方
   向に散乱または屈折させる複数のドットパターンとを具
   備し、異なる列に属しかつ互いに隣接する前記ドットパ
   ターンのピッチが乱数に基づいて設定されていることを
   特徴とする導光板。
4. 【請求項４】 前記パターンは前記一主面に設けられた
   凸部からなることを特徴とする請求項１または２記載の
   導光板。