JPH09269489A

JPH09269489A - 液晶表示装置及び背面照明部用導光板の製造方法

Info

Publication number: JPH09269489A
Application number: JP9010944A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hiyoshi; 康夫日良; Hitoshi Taniguchi; 斉谷口; Yuji Mori; 祐二森; Zene Kodera; 善衛小寺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】輝度が大きく、構成部品が少ない液晶表示装置
を提供する。【解決手段】導光板入射面からの光を透過面方向に所定
の角度に反射させるための複数の小凸部または小凹部か
らなる反射斜面を形成することにより、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
できるように構成した。本発明の背面照明部を液晶表示
装置に用いることにより、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、反射シー
ト等で構成されていた背面照明部の部品点数を減じるこ
とができる。同時に輝度の向上、部品価格と組立工数の
低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、液晶表示装置及び
背面照明部（バックライト）用導光板の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年パーソナルコンピュータの小型化が
推進され、ラップトップ形といわれる携帯可能な機種が
広く普及している。このラップトップ形においては、そ
の表示は通常液晶装置が用いられているが、近年のカラ
ー表示化に伴い、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
の表示装置が普及しつつある。このような表示装置のバ
ックライトとしての光源は輝度が高く、しかも輝度のム
ラがなく平面全体を照明する必要がある。輝度を向上さ
せるためには、光源の輝度を上げれば簡単であるが、ラ
ップトップ形のパーソナルコンピュータ等においては電
池などを駆動源としているために、光源の輝度を上げる
のは限界があり、従来有効な方法がなかった。

【０００３】特開平４−１６２００２号公報、特開平６
ー６７００４号公報が公知例として挙げられる。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に示すように、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。

【０００４】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シート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方法は次のよ
うになっている。

【０００５】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２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っ
て低下する。従って導光板２における光散乱層６の光散
乱物質の面積は、光源１から遠ざかるに従って大きくな
るように形成されている。さらに図３において、光散乱
層６の下面には、反射シート８が配置されている。

【０００６】また特開平７−２９４７４５号公報のよう
に、導光板底面にグレーティング溝を形成して、導光板
に入射した光を反射させる方式の導光板が提案されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】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、光散乱層６の光散乱物質により散乱され、
その散乱光は反射シート８により再度導光板２に入射
し、その後拡散シート３、２枚のプリズムシート４，５
を通過して液晶素子に照射される構成になっており、そ
の構成が複雑であった。

【０００８】そして、導光板２の上面に拡散シート３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、液晶素子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、輝度の向上を妨げており、よって
輝度の均一化と輝度の向上という相反する課題を解決す
ることが出来ない。また、グレーティング溝を形成した
従来の導光板の場合には、輝度の向上は図れるものの、
グレーティング溝による導光板の出射光と、液晶表示素
子を構成する部材例えば液晶セルの規則的パターンとが
干渉して、モアレが発生するという問題点がある。これ
を解決するためには、光を拡散させるためのシートを併
用しなければならないという欠点があった。

【０００９】また、従来の導光板２は、光源１により熱
が伝搬するため、導光板２と反射シート８の熱膨張係数
の違いにより反射シート８の固定が困難で、反射シート
８と導光板２の裏面との距離が振動、熱変形等で変化し
たり、反射シート８と導光板２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
という問題点もあった。

【００１０】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、従来の欠点を改善して、光源の輝度を
上げることなく、輝度の向上を図ることのできる液晶表
示装置及び背面照明部用導光板の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置は、導光板入射面からの光を
透過面方向に所定の角度に光の進行方向を変換させるた
めの複数の小凸部または小凹部からなる反射斜面を形成
した導光板を用いる。また必要に応じて、その下面に小
凸部または小凹部からなる反射斜面に沿って反射膜を形
成するか、あるいは反射シートを配置する。さらに反射
シートを用いる場合、適切なプリズム頂角を有したプリ
ズムシートを配置し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。

【００１２】反射斜面に沿って反射膜を形成する場合、
導光板の光透過面から出射した光束の出射方向が導光板
面に対して、鉛直方向に輝度が最も高くなるように反射
斜面の断面形状を定める。

【００１３】一方反射斜面の底面に反射膜を形成しない
場合には、主として全反射を利用して光の進行方向を変
換する。導光板の光透過面から出射した光束の方向が、
導光板面に対して光束の中心が鉛直に対して斜めの方向
に輝度が最も高くなるように反射斜面の断面形状を定め
る。そして、この場合には、導光板の光透過面の上にプ
リズムシートを配置する事によって、光束のうち最も輝
度の高い方向の光が液晶表示素子面に対して鉛直、すな
わちユーザが液晶表示装置を眺めた場合に、正面輝度が
最も高くなるように、適切な頂角を有したプリズムシー
トを配置する。

【００１４】

【発明の実施の形態】表１は本発明の実施形態をまとめ
たものであり、ドット（反射斜面）の断面傾斜角、深さ
あるいは高さ、平面形状、大きさ、ドットの配置、ドッ
トの密度分布、本発明の導光板に不可欠な副資材を示し
た。

【００１５】

【表１】

【００１６】本発明の実施の形態には、導光板の裏面に
反射膜を形成する場合と形成しない場合がある。小凸部
または小凹部からなるドットの断面傾斜角は、２０〜５
０°、好ましくは３５±１０°が適する。特に反射膜を
形成した場合には、３５°±１０°、反射膜を形成しな
い場合には、３５±１５°が適正である。ドット断面傾
斜角を上記範囲に規定するのは、導光板の出射面からの
光の出射角度分布を適正化すると同時に、必要以上に斜
めから出射する光の量を抑制して、正面輝度を向上する
ためである。

【００１７】ドットの深さまたは高さは、２〜４０μｍ
が適正である。その理由は、ドットの深さまたは高さが
４０μｍより大きい場合、光源である冷陰極管に近い部
分の輝度が高くなり過ぎて、結果として、輝度分布が不
均一になること、また導光板を形成する際、プラスチッ
ク材料が金型であるスタンパのドットの小凸部または小
凹部に充填しにくくなり、所望のドット形状を形成しに
くくなるためである。一方ドットの深さまたは高さが２
μｍより小であると、光の反射効率が低下して所望の輝
度を得ることが出来なくなる。

【００１８】ドットの平面形状すなわち導光板を正面か
ら眺めた場合の形状に関しては、種々の形状が有効であ
るが、反射膜を形成した場合には、円、または略矩形が
特に望ましい。略矩形というのは、矩形を含み、矩形の
角に丸みのある図形、矩形に対して一辺の長さが変形し
た台形に近い形を意味する。反射膜がない場合、略矩形
が適している。その理由は、導光板内の散乱光を減少さ
せて、輝度向上を図るためである。

【００１９】ドットの大きさは、平面形状が円形の場合
φ２００μｍ以下、平面形状が略矩形やその他の図形の
場合、短い辺の長さが２００μｍ以下であることが望ま
しい。その理由は、ドットの大きさがこれより大となる
と、パソコン等のユーザーが液晶表示装置を眺めた場
合、文字や図柄によっては、導光板に形成したドットの
形状が見えてしまい（ドット見え）、文字、図の判別の
妨げとなるためである。下限としては、１０μｍである
ことが望ましい。その理由としては、１０μｍより小さ
いと、ドットの数が増え過ぎてしまい、製造が困難とな
るからである。

【００２０】ドットの平面的配置は、ランダムであるこ
とが必要である。その理由は、本発明のドットは微細で
あるため、液晶表示装置を構成するその他の部材例えば
液晶セル、カラーフィルタ、ＴＦＴパターン、ブラック
ストライプ等の規則的パターンと干渉して発生するモア
レを防止するためである。ドットの平面形状が略矩形の
場合、その配置は矩形の長い辺が光源に対してほぼ平行
に配置するのが良い。その理由は出射角分布の適正化が
図り易くなるためである。

【００２１】ドットの密度は、輝度分布の均一化を図る
ために、光源に近いほどドット密度を小にする。

【００２２】本発明の液晶表示装置を構成する上で不可
欠な副資材としては、反射膜がない場合には、反射シー
ト及びプリズムシートがある。これらの副資材は輝度の
向上、出射角度の適正化を行う上で不可欠である。

【００２３】なお反射膜の有無に関わらず、プリズムシ
ート、拡散シート等、従来使用されてきた副資材を必要
に応じて併用することは、輝度向上、輝度分布の適正
化、出射角度の適正化に有効である。

【００２４】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は本発明の液晶表示装置に使用され
る背面照明部の斜視図、図２は図１の導光板２の反射斜
面となる小凸部１０を示す斜視図である。この液晶表示
装置における背面照明部は、光源１、導光板２、反射膜
１１または図１、図２には示していないが図３に示す反
射シート８を最小構成要素としており、導光板２には、
裏面にクレータ状の反射斜面１０（以下小凸部という）
が形成されており、この小凸部１０に沿って反射膜１１
が形成されている。小凸部１０は、基本的にはランダム
に配置されている。

【００２５】図５は、図１の導光板２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２の左側端面７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１
２となり、他方の端面（右端）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１２のうち小凸部傾斜面１５に入射した光
は反射して光透過面１６にあたり、そこで屈折して光透
過面１６から出射して液晶表示素子に照明光として入射
する。また、導波光１２のうち小凸部底面１４に入射し
た導波光は、小凸部底面１４で反射してその一部がさら
に小凸部傾斜面１５に入射し、そこで反射して光透過面
１６すなわち光透過面から出射する。従って、小凸部１
０および反射膜１１を適正に配置する事により、導波光
１２を徐々に導光板２から出射させて液晶表示素子を照
明することができる。

【００２６】図６は、導光板２から液晶表示素子への光
線の出射角を説明するために示した導光板内導波光及び
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１から発する光の導光板２に入射す
るときの角度、すなわち導光板２の左側端面７の角度、
導光板２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２の左側端面７の角度
が、光透過面１６に対して直角で、導光板２の屈折率が
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１０に入射
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
した光の出射角を小凸部反射光出射角と称しこれをδと
し、小凸部底面１４と小凸部傾斜面１５で反射した光の
出射角をδ’とする。

【００２７】図７は、αとδの関係を示したものであ
り、図中の数値は、θ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１６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１５に入射した光は、光透過面１６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３５°の場合、δは±３０度となり、適切な角度分
布の光が導光板２の光透過面１６から出射することが分
かる。同様にして図８はαとδ’の関係を示したもので
ある。図８も図７同様、光は、光透過面１６からある角
度分布をもって出射することが分かる。ここで、図７、
図８より適切なθの値が、２０から６０°であり、特に
３５°±１０°にする事により、出射光が適切な角度で
液晶表示素子を照明することが分かる。

【００２８】従って、本発明によれば、従来多数の部品
すなわち、光源１、導光板２、拡散シート３、プリズム
シート４，５、反射シート８等で構成されていた背面照
明部が、光源１と導光板２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８と導光板２の間に塵埃が混
入することによる光利用効率変化ならびに輝度むら発生
のない、安定した特性を有した液晶表示装置が得られ
る。

【００２９】次に導光板２の小凸部１０の種々の形状に
関して、さらに詳しく説明する。図９は、本発明に使用
される導光板２の要部斜視図、図１０は導光板２の小凸
部１０の部分断面図である。この実施例では、小凸部１
０の形状は略円錐形をしており、反射膜１１の裏面に保
護膜１９が形成してある。保護膜１９は、反射膜１１の
反射率の経時変化を防止し、および反射膜１１の物理的
損傷を防止するのに有効である。

【００３０】図１１は、図１０に示した導光板２内を進
行する導光板導波光の光線軌跡を示したものである。小
凸部１０の形状を円錐形にすると、先に示した図５にお
ける小凸部底面１４がないため、小凸部反射光は小凸部
傾斜面に入射した導波光のみとなり、図７に示した関係
で光透過面１６から出射する。従って、照明光の出射角
度分布の制御がより簡単になる。

【００３１】図１２は小凸部１０のその他の実施例の断
面形状を示したものである。図１２（ａ）は小凸部１０
の断面形状が台形で、反射膜１１の裏面に保護膜１９を
形成した例である。

【００３２】図１２（ｂ）は、小凸部１０の断面形状が
略台形で、エッヂが滑らかなＲ形状をした例である。こ
の形状は、実際に導光板２を形成するときの製造条件の
ばらつきを考慮したときに有効な形状となる。また反射
膜１１の形成にあたり、このエッヂが滑らかなＲ形状は
反射膜１１の付き回りを向上するのに効果がある。図１
２（ｂ）の小凸部傾斜角θは、図示したように定義でき
る。

【００３３】図１２（ｃ）は、小凸部１０の断面形状が
非対称である例であり、小凸部底面１４が存在していて
も、導波光の反射が小凸部底面１４で起こりにくくする
ことができるという長所がある。

【００３４】図１２（ｄ）は小凸部１０の底面１４の長
さが短い例である。図１２（ｃ）同様に、導波光の反射
が小凸部底面１４で起こりにくくすることができるとい
う長所がある。

【００３５】図１２（ｅ）は厚い保護膜１９を形成した
例である。実用上スピンコーティング、ロールコーティ
ングで保護膜１９を形成した場合、この様に保護膜１９
を厚くする方が作業性が向上する。

【００３６】なお、図１２（ｂ）のエッヂが滑らかなＲ
形状は、断面形状が台形のみに限定されるものではな
く、その他の形状に関しても適用できる。

【００３７】小凸部１０の高さＤは、特に限定するもの
ではないが、導波光の反射を効率よく行うために、小凸
部１０の半数以上が１μｍ以上さらに好ましくは５μｍ
以上であることが望ましい。その理由は、小凸部１０の
高さが低いと反射光の強度が減少すること、また導波光
が散乱しやすくなり、導光板２の下面を単に粗面にした
のと同一になってしまうためである。

【００３８】小凸部の大きさは、同様の理由で半数以上
が１μｍ以上であることが望ましい。

【００３９】小凸部の大きさ、高さの例を図１０、１１
の円錐形小凸部１０の例で具体的に示すと、円錐の場合
その直径が約５０μmｍ角度θが約３５°、高さＤが約
１８μｍである。但し上記寸法は本発明を限定するもの
ではなく、目安を与えるものである。

【００４０】光源１からの光強度は、一般的に導光板２
内で光源１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１０の密度、高さ或いは大きさを変化さ
せ、小凸部１０の反射光の強度分布すなわち輝度が導光
板２の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１０の密度は光源側端面７
から相対する導光板端面に向かって、指数関数的、ある
いはべき乗的に増加するように形成するのがよい。しか
し、光源側端面７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。

【００４１】次に、本発明の液晶表示装置の背面照明部
の構成を図１３により説明する。図１３（ａ）は、単一
光源、楔形導光板の例である。光源１からの距離に反比
例して厚さを減じた導光板２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。

【００４２】図１３（ｂ）は、単一光源を用い、光源１
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１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。

【００４３】図１３（ｃ），（ｄ）は、光源１側の導光
板端面７を導光板入射光広がり角αを調整するために、
凹状、凸状にした例である。光透過面出射光の角度分布
の制御に有効である。

【００４４】図１３（ｅ）は、２光源型で、導光板２と
して平板を用いた例である。図１３（ｆ）は、２光源型
で、光源１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２の厚さを変化させた例である。

【００４５】上記背面照明部の構成は、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。

【００４６】次に本発明の別の実施形態を説明する。図
１４，１５は、本発明の別の実施例である。図１４，１
５の実施例は、図２，５に示した実施例に比較して、反
射膜１１に代わり反射シート８を配置したことに特徴が
ある。反射シート８としては、白色のシートを用いる事
が出来、反射率を向上することができる。図１５は、図
１４の実施例の小凸部１０の断面形状と反射シート８の
配置関係を示したものである。

【００４７】図１６は、この実施例の光線追跡結果を示
したもので、反射シート８で反射した光は、再び導光板
２内に入り、進路が変換されて導光板２の上面から出射
して、液晶表示素子の照明光として働く。

【００４８】図１７（ａ）〜（ｄ）は、小凸部１０の形
状を示したもので図１２の（ａ）〜（ｄ）の実施例に対
応し、反射シート８をこれらの導光板２の底面に配置す
ることによりバックライトとして機能する。

【００４９】図１８は、導光板２の底面に反射斜面とし
て小凹部を形成した実施例の斜視図である。小凹部１
０’は、前述した実施例の小凸部１０と同様に、導光板
２内に入射した光の進路を変更することが出来る。小凹
部１０’は、小凸部１０に比較して下記の特徴がある。（１）ドットの数、大きさが同一の場合、小凹部１０’
の方が光進路変更効果が大きい。（２）アクリル等の材質を用いて、射出成形して導光板
２を得る場合、小凹部１０’の方が成形欠陥の少ない成
形品が得られやすい。

【００５０】小凹部１０’の形状としては、図１９、図
２０に示した矩形形状が望ましい。また、図２０に示し
た反射角θ及び小凹部１０’の深さＨは、それぞれ表１
に示した小凸部１０と同じく、３５±１５°好ましくは
３５±１０°、２〜４０μｍが好ましい。図２１はその
断面形状の３例を示したものである。図２２は小凹部１
０’を形成した場合の光線軌跡を示したものである。ま
た図２３は小凹部１０’のランダムな平面的配置を示し
た。

【００５１】図２２において、入射光が小凹部１０’の
側面で反射されて光路が変換されて、有効な照明光とな
る。

【００５２】以下に小凸部、小凹部の適切な大きさ、形
状に関して述べる。小凸部１０、小凹部１０’の大きさ
は、形状が略正方形の場合、一辺の長さは２００μｍ、
好ましくは１００μｍ以下であることが望ましい。ま
た、小凸部１０、小凹部１０’の形状が円の場合、直径
は２００μｍ、好ましくは１９０μｍ以下であることが
望ましい。同様に、小凸部１０、小凹部１０’の形状が
矩形の場合、短い辺の長さは２００μｍ、好ましくは１
００μｍ以下であることが望ましい。その理由は、かり
にこれ以上小凸部１０、小凹部１０’が大きいと、液晶
表示パネルを接近して眺めた場合、バックライトの輝点
となる小凸部１０、小凹部１０’が目視で判別できるよ
うになり、液晶表示が示す文字、絵を判別する場合の妨
げとなるからである。

【００５３】一方、小凸部１０、小凹部１０’の大きさ
は、形状が略正方形の場合、一辺の長さは１０μｍ以
上、また、小凸部１０、小凹部１０’の形状が円の場
合、直径は１０μｍ以上であることが望ましい。また、
小凸部１０、小凹部１０’の形状が矩形の場合、短い辺
の長さは１０μｍ以上であることが望ましい。その理由
は、かりにこれより小凸部１０、小凹部１０’を小さく
した場合、導光板２の全面に形成するドットの数が膨大
となり、また正確にドットを製造するのに手間がかかる
ためである。

【００５４】図２４は、小凹部を有した導光板と組み合
わせると有効なプリズムシート４の断面形状を示したも
のである。図２５は小凹部１０’を有する導光板２と反
射シート８、プリズムシート４を組み合わせて配置した
背面照明部を示すものである。ここで、プリズムシート
４の角度θｐ１、θｐ２は、導光板２からの出射光をパ
ネルに対して鉛直方向の光の強度を最も高くするため
に、小凹部１０’の断面傾斜角を３５±１５°好ましく
は３５±１０°とした場合、それぞれ８０〜８８°、２
０〜４０°が好ましい。

【００５５】図２５に示した背面照明部においては、プ
リズムシート４がない場合には、導光板入射光が小凹部
１０’で反射して、導光板出射面に対して、斜め（図２
５で垂直方向から右斜め）方向に輝度の高い出射光がで
る。出射角度と輝度の関係を図２６（ａ）に示す。これ
に対して上記のようなプリズムシート４を配置すると、
斜め方向に出射した光がプリズムでが屈折して、垂直方
向の輝度が高くなる。この様子を図２６（ｂ）に示す。
この様な構成にすることにより、散乱光の発生を抑制
し、正面輝度の高い背面照明部を得ることができる。プ
リズムシート４の角度θｐ１、θｐ２は、前述のように
小凹部１０’の角度により最適化することが出来る。

【００５６】次に、本発明の液晶表示装置の背面照明部
に使用される導光板の製造方法について説明する。

【００５７】導光板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。この金
型の製造方法としては、種々の機械加工法、例えば、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１０または小凹部１０’からなる反射斜面は、一
般的設計でその数が２００から２００００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。

【００５８】図２７は、導光板２の製造方法の１実施例
を示したプロセス図である。この製造方法は、（１）図
２７（ａ）に示すように基板２０にホトレジスト２１を
形成する工程、（２）小凸部１０の反転パターンを有し
たホトマスク２２（図２７（ｂ））を、図２７（ｃ）に
示すように上記基板２０上に配置し、マスク２２の上方
から紫外線２３を照射し、その後ホトレジスト２１を現
像し、図２７（ｄ）に示すように基板２０に小凸部１０
の反転パターンを形成する工程、（３）図２７（ｅ）に
示すように反転パターン２１上に金属メッキ２５を施
し、メッキ層２５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）図２７（ｆ）に示すように
上記スタンパ２６を用いて、導光板２をプラスチック成
形する工程とからなる。

【００５９】ここで、基板２０としては、厚さ２から１
０ｍｍ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２７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２１の厚さをコントロールすることにより小
凸部１０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１０の傾斜
角をコントロールすることが出来る。ホトマスク２２
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１０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２５すなわちスタンパ２６が形成できる。導電層２
４、メッキ層２５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２５は、基板２０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２６として使用する。

【００６０】得られたスタンパ２６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２７には射出成形機により導光板２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２を成形すること
が可能である。

【００６１】導光板２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、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。

【００６２】得られた導光板成形品の小凸部１０の形成
面に反射膜１１を形成する方法としては、真空蒸着法、
スピンコーティング法、ロールコーティング法がある
が、このうち抵抗加熱、あるいはスパッタリング、ＣＶ
Ｄ等の真空蒸着法が本発明には適する。反射膜１１の材
料としては種々の金属膜、導電性膜がよいが、アルミニ
ウムが価格、反射率の点で適している。真空蒸着時に導
光板２の側面にも反射膜１１を形成することが可能であ
る。この場合、光源１からの光を導入するための導光板
端面７には、反射膜１１が形成されぬように、フィルム
等でカバーする必要があることは言うまでもない。

【００６３】反射膜用保護膜１９としては、種々のプラ
スチックフィルムを使用することが出来る。その具体的
例としては、パラフィン系ワックス、紫外線硬化型樹脂
がある。パラフィン系ワックスはホットメルトタイプの
ものが良く、ロールコーティング等の手法により保護膜
１９を形成することが可能である。

【００６４】図２８は、導光板２の製造方法の他の１実
施例を示したプロセス図である。この製造方法は、
（１）図２８（ａ）に示すように、にスタンパ原盤３０
にホトレジスト２１膜を形成する工程、（２）図２８
（ｂ）に示すように、小凸部のパターンを有したホトマ
スク２２を上記スタンパ原盤３０上に配置し、マスク２
２の上方から紫外線２３を照射した後、現像してスタン
パ原盤３０に小凸部のパターン２１を形成する工程、
（３）図２８（ｃ）に示すように、反転パターン２１を
マスクにして、スタンパ原盤３０をエッチングしてスタ
ンパを形成する工程、（４）図２８（ｄ）に示すよう
に、ホトレジストマスク残り（パターン２１）を取り除
き、スタンパ２６となす工程、（５）図２８（ｅ）に示
すように、上記スタンパ２６を用いて、プラスチック成
形する工程とからなる。

【００６５】本工程は、メッキ工程を用いず、直接スタ
ンパ２６を加工する点が図２７の工程と異なる。ここ
で、スタンパ原盤３０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３０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１０の傾斜角を制御する事ができるイオンミ
リング法はこれに適した方法である。

【００６６】なお、スタンパ原盤３０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。

【００６７】図２９は、導光板２の製造方法の更に他の
実施例を示したプロセス図である。この製造方法は、
（１）図２９（ａ）に示すように、基板２０にホトレジ
スト２１膜を形成する工程、（２）図２９（ｂ）に示す
ように、小凸部のパターンを有したホトマスク２２を上
記基板２０上に配置し、マスク２２の上方から紫外線２
３を照射したあと現像して、基板２０に小凸部のパター
ンの原形を形成する工程、（３）図２９（ｃ）に示すよ
うに、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、（４）図２９（ｄ）に示す
ように、金属メッキ２４を施し、プラスチック成形用ス
タンパ２６を形成する工程、（５）図２９（ｅ）に示す
ように、上記スタンパ２６を用いて、プラスチック成形
する工程からなる。

【００６８】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２６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、小凸部または小凹部からなるドットの原形を所望
の断面形状に整形することができる特徴を有する。

【００６９】最後に、液晶表示装置の構成を説明する。
図３０に本発明の液晶表示装置の模式的断面図を示す。
背面照明部としての導光板２の上面には、偏向板３１、
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り、表示装置の用途に
よっては、背面照明部を含めて、種々の構成が考えられ
る。

【００７０】例えば、パーソナルコンピュータのディス
クトップ型液晶表示装置、あるいはテレビモニタには、
特に広い視野角が要求されるがこの場合には、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１６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４を配置して更に指向性の高い照明光を液晶セル３
３に照射したあと、視野角を広げるために光り拡散効果
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。

【００７１】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、冷陰極管の様な
低温系の光源が望ましい。

【００７２】本発明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。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。

【００７３】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。

【００７４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の背面照明部
を液晶表示装置に用いることにより、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、反射シート等で構成されていた背面照明部の部品点
数を減じることができる。同時に輝度の向上、部品価格
と組立工数の低減を図ることができる。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、モアレの発
生が無く、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ならびに輝度むら発生のない、
安定した特性を有した液晶表示装置が得られ、工業的効
果は極めて大きいものがある。また、本発明の導光板の
製造方法により、多機能な導光板が容易に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明部
の斜視図である。

【図２】図１の導光板の小凸部を示す斜視図である。

【図３】従来の液晶表示装置の背面照明部を示す斜視図
である。

【図４】図３の導光板の裏面に形成された光散乱層、光
散乱物質を示す模式図である。

【図５】図１の導光板の実施例における導光板内の光線
軌跡を説明するための図である。

【図６】図１の導光板の実施例における導光板内の光線
軌跡を説明するための図である。

【図７】導光板入射光広がり角と小凸部反射光の出射角
の関係を示す図である。

【図８】導光板入射光広がり角と小凸部反射光の出射角
の関係を示す図である。

【図９】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明部
の導光板の他の実施例の斜視図である。

【図１０】図９の実施例の導光板小凸部の断面図であ
る。

【図１１】図１０の実施例の導光板内の光線軌跡を説明
するための図である。

【図１２】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明
部の導光板の他の５つの実施例の斜視図である。

【図１３】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明
部の６つの実施例の断面図である。

【図１４】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明
部の他の実施例の斜視図である。

【図１５】図１４の実施例の要部断面図である。

【図１６】図１５の実施例の導光板内の光線軌跡を説明
するための図である。

【図１７】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明
部の他の４つの実施例の断面図である。

【図１８】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明
部の導光板の他の実施例の斜視図である。

【図１９】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明
部の導光板の他の実施例の斜視図である。

【図２０】図１９の実施例の導光板の小凹部の形状を示
す図である。

【図２１】本発明の液晶表示装置に用いられる背面照明
部の３つの実施例の断面図である。

【図２２】図２１（ｂ）の実施例の導光板内の光線軌跡
を説明するための図である。

【図２３】本発明の導光板の実施例のドットの配置を示
す図である。

【図２４】本発明の実施例で使用するプリズムシートの
断面図である。

【図２５】プリズムシートを使用する本発明の実施例の
導光板周辺の断面図である。

【図２６】図２５の実施例の効果を示す輝度特性図であ
る。

【図２７】本発明の導光板の製造方法の一実施例のプロ
セス図である。

【図２８】本発明の導光板の製造方法の他の実施例のプ
ロセス図である。

【図２９】本発明の導光板の製造方法の更に他の実施例
のプロセス図である。

【図３０】本発明の液晶表示装置の模式的断面図であ
る。

【符号の説明】

１：光源２：導光板４、５：プリズムシート８：反射シート９：導光板入射光１０：小凸部１０’：小凹部１１：反射膜１２：導光板導波光１３：導光板下面１４：小凸部底面１５：小凸部傾斜面１６：光透過面１８：導光板出射光１９：保護膜２５：メッキ層２６：スタンパ３１：偏光板３２：ＴＦＴ３３：液晶セル３４：共通電極３５：カラーフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小寺善衛神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【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、該導光板の側面に配置された光源とを具備
した液晶表示装置において、上記導光板が、上記光源か
らの光の入射面と、入射された光を上記液晶セルに対し
て出射させる光透過面と、上記入射面からの光を上記光
透過面方向に導く複数の小凸部または小凹部からなる反
射斜面とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置において、上
記導光板の反射斜面形成部に反射膜を施したことを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項３】請求項１記載の液晶表示装置において、上
記導光板の反射斜面形成部に反射膜及び該反射膜の保護
膜を施したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項１記載の液晶表示装置において、上
記導光板の反射斜面形成部に反射シートを配置したこと
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】請求項１記載の液晶表示装置において、上
記導光板の反射斜面の一辺の大きさあるいは径の大きさ
が、１０μｍ〜２００μｍの範囲にあることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項６】請求項５記載の液晶表示装置において、上
記導光板の反射斜面の一辺の大きさあるいは径の大きさ
が、１０μｍ〜９０μｍの範囲にあることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項７】請求項１記載の液晶表示装置において、上
記導光板の反射斜面の形状がほぼ矩形であり、その短い
辺の長さが５μｍ〜２００μｍの範囲にあることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項８】請求項７記載の液晶表示装置において、上
記短い辺の長さが１０μｍ〜１００μｍの範囲にあるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】請求項１記載の液晶表示装置において、上
記導光板の反射斜面の形状がほぼ矩形であり、その短い
辺と長い辺の比が１：２〜１００であることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項１０】請求項１記載の液晶表示装置において、
上記導光板の反射斜面の形状がほぼ矩形であり、該矩形
の長い辺が上記光源に対してほぼ平行に配置されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】請求項１記載の液晶表示装置において、
上記導光板の反射斜面の断面傾斜角度が、上記導光板面
に対して３５±１５°の範囲にあることを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項１２】請求項１１記載の液晶表示装置におい
て、上記導光板の反射斜面の断面傾斜角度が、上記導光
板面に対して３５±１０°の範囲にあることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項１３】請求項１１記載の液晶表示装置におい
て、上記導光板の上面に、第１のプリズム角θｐ１が８
０〜８８°、第２のプリズム角θｐ２が２０〜４０°で
あるプリズムシートを配置したことを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項１４】請求項１記載の液晶表示装置において、
上記導光板の反射斜面の断面角度が、上記光源側からこ
れと反対側にむかって変化しており、その角度が光源側
が小あることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】請求項１記載の液晶表示装置において、
上記導光板の反射斜面の断面角度が、上記光源側からこ
れと反対側にむかって変化しており、その大きさが光源
側が大あることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】請求項１記載の液晶表示装置において、
上記導光板の反射斜面の高さあるいは深さが、２μｍ〜
４０μｍの範囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】請求項１記載の液晶表示装置において、
上記導光板の反射斜面が概略ランダムに配置されている
ことをを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】請求項１記載の液晶表示装置において、
上記導光板の厚さが、上記光源から遠ざかるに従って薄
く形成されていることをを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】請求項１記載の液晶表示装置において、
上記導光板の反射斜面の単位面積当たりの数が、上記光
源側からその相対する側に向かって増加するように形成
されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２０】基板にホトレジスト膜を形成する工程
と、該基板の上方に反射斜面の配置パターンを有するマ
スクを配置し該マスクの上方から紫外線を照射した後現
像して上記基板に反射斜面のパターンを形成する工程
と、該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、該スタンパを用いて
プラスチック成形する工程とを少なくとも有する液晶表
示装置用背面照明部導光板の製造方法。
【請求項２１】スタンパ原盤にホトレジスト膜を形成す
る工程と、該スタンパ原盤の上方に反射斜面の配置パタ
ーンを有するマスクを配置し該マスクの上方から紫外線
を照射した後現像して上記スタンパ原盤に反射斜面のパ
ターンを形成する工程と、該パターンをマスクにして上
記スタンパ原盤をエッチングしてプラスチック成形用金
属スタンパを形成する工程と、該スタンパを用いてプラ
スチック成形する工程とを少なくとも有する液晶表示装
置用背面照明部導光板の製造方法。
【請求項２２】基板にホトレジスト膜を形成する工程
と、該基板の上方に反射斜面の配置パターンを有するマ
スクを配置し該マスクの上方から紫外線を照射した後現
像して上記基板に反射斜面のパターンを形成する工程
と、該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、該パターンに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、該スタンパを用い
てプラスチック成形する工程とを少なくとも有する液晶
表示装置用背面照明部導光板の製造方法。