サイド型バックライト及びサイド型バックライトの製造方法

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【発明の名称】	サイド型バックライト及びサイド型バックライトの製造方法
【発明者】	【氏名】羽生篤史
【要約】	【課題】バックライトの輝度を上昇させる手段として、レンズシートに代わる手段を提供する。【解決手段】発光面２ａを有する導光板２の側面２ｂに光源５が設けられたサイド型バックライトにおいて、前記導光板２の発光面２ａには、シート本体内部において並行に配置された複数のルーバ１１を有するルーバシート３が配置され、前記ルーバ１１の表面は、導光板２の発光面２ａから出た光を反射させて光の向きを変換するように、光が正反射又は不完全拡散反射する素材で形成されている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】発光面（２ａ）を有する導光板（２）の側面（２ｂ）に光源（５）が設けられたサイド型バックライトにおいて、前記導光板（２）の発光面（２ａ）には、シート本体内部において並行に配置された複数のルーバ（１１）を有するルーバシート（３）が配置され、前記ルーバ（１１）の表面は、導光板（２）の発光面（２ａ）から出た光を反射させて光の向きを変換するように、光が正反射又は不完全拡散反射する素材で形成されていることを特徴とするサイド型バックライト。
【請求項２】前記ルーバ（１１）の表面は、金属蒸着によって形成された金属面であることを特徴とする請求項１記載のサイド型バックライト。
【請求項３】前記ルーバ（１１）は、シート厚み方向に対してそれぞれ傾斜しており、各ルーバは、シート厚み方向からみて重ならないように間隔（Ｔ）をおいて設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のサイド型バックライト。
【請求項４】前記ルーバシート（３）のシート厚は１ｍｍ以下であって、各ルーバ（１１）の間隔は、ルーバ（１１）の傾斜方向長さの４倍以下とされていることを特徴とする請求項３記載のサイド型バックライト。
【請求項５】ルーバ（１１）によって反射した光が発光面に対して略垂直方向となるようにルーバの発光面に対する傾斜角度が設定されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のサイド型バックライト。
【請求項６】発光面（２ａ）から最も強く出る光の発光面（２ａ）に対する角度をａとしたときに、前記発光面（２ａ）に対する前記ルーバ（１１）の傾斜角度θがａ＜ θ ＜９０°であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のサイド型バックライト。
【請求項７】前記発光面（２ａ）に対する前記ルーバ（１１）の傾斜角度θが、５０°～６５°の範囲内であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のサイド型バックライト。
【請求項８】発光面（２ａ）から最も強く出る光の発光面（２ａ）に対する角度をａとしたときに、前記発光面（２ａ）に対する前記ルーバ（１１）の傾斜角度θが次の式で求まる角度とされていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のサイド型バックライト。
θ＝（ａ＋９０°）／２【請求項９】前記ルーバシート（３）は、ルーバ（１１）をシート厚さ方向両側からフィルム（１３，１４）で挟んで構成され、ルーバ（１１）を挟むフィルムとして偏光性フィルム（１３）が用いられていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載のサイド型バックライト。
【請求項１０】前記偏光フィルム（１３）は、ルーバシートの非導光板側に配置されていることを特徴とする請求項９記載のサイド型バックライト。
【請求項１１】請求項１～４のいずれかに記載のサイド型バックライトの製造方法であって、導光板（２）の発光面（２ａ）の上方位置において発光面（２ａ）から出る光の輝度を測定することにより、発光面（２ａ）から出る光のうち最も強い光の角度ａを検出し、前記発光面（２ａ）に対する前記ルーバの傾斜角度θを前記角度ａより大きく、かつ９０°より小さい範囲に設定することを特徴とするサイド型バックライトの製造方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイド型バックライト及びサイド型バックライトの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置に用いられるバックライトには、サイド型バックライトとよばれるものがある。このサイド型バックライトは、図４に示すように、導光板１０２の側面部から冷陰極管等の発光体１０５からの光を取り込み、発光面１０２ａである導光板１０２の上面から出光する。サイド型バックライトの場合、その構造上、図４に示すように、導光板の発光面１０２ａから出る光は発光面１０２ａに対して鋭角方向ａに強く出光する性質がある。
【０００３】しかし、バックライトに要求される光の向きは、発光面１０２ａに対して垂直方向が一般的である。そのため、鋭角方向に強く出光する光を垂直方向に変換するべく、拡散シートや集光性のあるレンズシートを単品あるいは複合的に用いて、これらのシートを導光板の発光面の上に載せて、発光面から出た光を垂直方向の光に変換することが従来より行われている。このような拡散シートやレンズシートは、その目的を達成するために、通常、２枚以上、一般的には４枚程度、組み合わせて使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には、次の問題がある。第１に、シートを複数枚使用するため厚みがバックライトの厚みが増加する。第２に、レンズシートは、発光面に対して垂直方向の光を大幅に上げることができるが、表面にプリズムを形成しているため、非常に傷つきやすく、歩留まりが悪い。また、液晶パネルとの干渉縞を考慮する必要がある。第３に、拡散シートやレンズシートを複数枚（通常４枚程度）使用するため、バックライトのコストアップにつながる。
【０００５】以上の問題の中で、特に、レンズシートは、上記のように傷が付きやすくコストアップの原因になりやすいので、レンズシートの使用を避けたいところであるが、従来の技術では、レンズシートを使用しなければ、垂直方向などの特定の方向の光を大幅に上げてバックライトの輝度を上昇させることができない。本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、バックライトの輝度を特定の方向に上昇させる手段として、レンズシートに代わる手段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】上記目的を達成するために、本発明は次の技術的手段を講じた。すなわち、本発明の特徴は、導光板の側面に光源が設けられたサイド型バックライトにおいて、前記導光板の発光面には、シート本体内部において並行に配置された複数のルーバを有するルーバシートが配置され、前記ルーバの表面は、導光板の発光面から出た光を反射させて光の向きを変換するように、光が正反射又は不完全拡散反射する素材で形成されている点にある。
【０００７】本発明によると、ルーバを有するルーバシートによって導光板の発光面から出る光の向きを効率的に特定の方向に変化できるため、高輝度化を図れる。また、前記ルーバの表面は、金属蒸着によって形成された金属面であるのが好適である。さらにまた、前記ルーバは、シート厚み方向に対してそれぞれ傾斜しており、各ルーバは、シート厚み方向からみて重ならないように間隔をおいて設けられているのが好適である。ルーバがシート厚み方向に重なっていると、ルーバが反射した光を妨げるため、暗くなってしまうが、ルーバ同士が重ならないように間隔をおいて配置することで、暗くなることを防止できる。
【０００８】さらにまた、前記ルーバシートのシート厚は１ｍｍ以下であって、各ルーバの間隔は、ルーバの傾斜方向長さの４倍以下とされているのが好適である。また、ルーバによって反射した光が発光面に対して略垂直方向となるようにルーバの発光面に対する傾斜角度が設定されているのが好適である。そして、発光面から最も強く出る光の発光面に対する角度をａとしたときに、前記発光面に対する前記ルーバの傾斜角度θがａ＜ θ ＜９０°であるのが好適である。あるいは、前記発光面に対する前記ルーバの傾斜角度θが、５０°～６５°の範囲内であるのが好適である。さらには、前記発光面に対する前記ルーバの傾斜角度θが、５５°～６３°の範囲内であるのが好適である。
【０００９】また、発光面から最も強く出る光の発光面に対する角度をａとしたときに、前記発光面に対する前記ルーバの傾斜角度θが次式：θ＝（ａ＋９０°）／２で求まる角度とされているのが好適である。また、前記ルーバシートは、ルーバをシート厚さ方向両側からフィルムで挟んで構成され、ルーバを挟むフィルムとして偏光性フィルムが用いられているのが好適である。液晶を通過する光は偏光のため、液晶パネルの必要な偏光に合わせた偏光性フィルムを採用すると、液晶パネル上での輝度が上昇する。
【００１０】そして、前記偏光フィルムは、ルーバシートの非導光板側に配置されているのが好適である。また、製造方法に係る本発明の特徴は、前記サイド型バックライトの製造方法であって、導光板の発光面の上方位置において発光面から出る光の輝度を測定することにより、発光面から出る光のうち最も強い光の角度ａを検出し、前記発光面に対する前記ルーバの傾斜角度θを前記角度ａより大きく、かつ９０°より小さい範囲に設定することにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るサイド型バックライト１の基本構造を示している。このサイド型バックライト１は、液晶表示装置用のバックライトであって、導光板２と、導光板２の表面（発光面）２ａに配置されたルーバシート３と、導光板２の一側端面２ｂに設けられた光源５とを備えている。光源５の設けられている導光板２の側面２ｂは入光面とされており、この入光面２ｂから光源の光が導光板２内に入光し、直接又は導光板２の裏面２ｃに反射して発光面２ａから導光板２外へ出光する。
【００１２】前記導光板２は、アクリル樹脂製であり、平面視において矩形状に形成されている。図１の側面図に示すように、導光板２は、発光面である表面２ａと、反射面である裏面２ｃとが非平行に形成された側面視略楔状に形成されている。すなわち、導光板２は、入光面２ｂから入光面２ｂの対向面側へ離れるに従って導光板厚さが薄くなるように形成された楔形導光板である。導光板２の材料は特に限定されないが、アクリル樹脂製が好ましい。導光板２は、完全内部拡散を起こさないように導光板を構成する材料に拡散剤或いは拡散効果が期待できる構造を含んでいる。
【００１３】なお、導光板２の反射面２ｃには、光を効率的に反射させるために白色又は鏡面状とされた光反射効率の良いシート体からなる反射部（図示省略）が設けられている。また、反射部は導光板２の裏面２ｃに直接形成してもよい。前記光源５は、入光面２ｂの長手方向と略同程度の長さを有する線状光源として構成されている。この線状光源５は、ランプ６とリフレクタ７とを有して構成されている。ランプ６は、細長い冷陰極管として構成されている。また、リフレクタ７は、ランプ８から発した光を入光面に集中させるためのものである。
【００１４】前記導光板２から出光する光は、図１（ａ）（ｂ）に示すように鋭角方向に強く出光する。つまり、強い光Ｌ１は、入光面２ｂから入光面２ｂの対向側面２ｄに向かう方向に対して、角度ａを持つ。強い光Ｌ１の発光面２ａに対する角度ａは、１０°～４０°になるのが一般的であり、さらには２０°～３５°になることが多い。導光板２から一番強く出光する光Ｌ１の角度ａを求めるには、輝度計９によりサイド型バックライト１から出光する光の強さを測定すればよい。例えば、図２に示すように、輝度計９を発光面２ａの上方において発光面２ａに対する角度を０°～１８０°の範囲でバックライト１を中心とした円弧軌跡上を連続的に動かして、それぞれの角度での輝度を測定することで、角度ａを検出することができる。すなわち、最も輝度が高い角度が検出された輝度計９の角度が、導光板２から一番強く出光する光Ｌ１の角度ａである。
【００１５】前記ルーバシート３は、発光面２ａに対して鋭角ａで出光する光Ｌ１を反射させて、発光面２ａに対して略垂直方向の光Ｌ２に変換するべく、導光板２の発光面２ａ全体を覆うように発光面２ａの上に重ねて置かれている。図３にも示すように、このルーバシート３は、ルーバ状の微細格子（マイクロルーバ）を有するシートであり、長手方向が線状光源５と同方向に向けられているとともに並行に配置された複数のマイクロルーバ１１がシート中間層１２として設けられ、このシート中間層１２が厚さ方向両側からフィルム１３，１４によって挟まれて厚さが１ｍｍ以下の１枚のシートとして構成されている。
【００１６】上下のフィルム１３，１４は、ＰＥＴフィルムなどを採用できるが、上下のフィルムとして偏光性フィルムを用いるのが好ましい。液晶を通過する光は偏光のため、液晶パネルの必要な偏光に合わた偏光性フィルムを用いることで、液晶パネル上での輝度が上がる。しかも、ルーバシート３の一部として偏光性フィルムを用いることでルーバシートの上に別途偏光性フィルムを配置必要がなく、部品点数の減少、薄型化を図ることができる。偏光性フィルムは、ルーバシート３厚さ方向の非導光板側（上側）のフィルム１３として採用するのが効果的である。
【００１７】ルーバ１１の表面は、正反射又は不完全拡散反射をする素材によって形成されており、反射により光Ｌ１をＬ２の方向に変換することができる。ルーバ１１表面を正反射面とするには、例えば金属光沢のある金属面（鏡面）とすればよい。金属面とするには、特にルーバ表面に金属を蒸着させるのが好ましい。また、ルーバ１１の表面を不完全拡散反射面とするには、例えばつや消しの金属面を形成すればよい。なお、ルーバ１１の表面を完全拡散反射面とするのは好ましくない。酸化マグネシウム面や乳白色ガラス面が近似的な完全拡散反射面であるが、望みの方向Ｌ２だけでなく、あらゆる方向に光を反射するため、所望の方向の強い光を得られないからである。
【００１８】各ルーバ１１はその一面が強い光Ｌ１を反射するための反射面１１ａとされており、この反射面１１ａに強い光Ｌ１が反射してＬ２の方向に変換される。方向変換された強い光Ｌ２が発光面２ａ（ルーバシート３の面）に対して略垂直方向となるように、各ルーバ１１（反射面１１ａ）は、発光面２ａ（ルーバシート３の面）に対して角度θで傾斜して配置されている。Ｌ２の方向を垂直方向とするには、θは次の式（１）で求まる値とすればよい。
【００１９】（式１）θ＝（ａ＋９０°）／２Ｌ２の方向が発光面２ａに対して略垂直方向のバックライト１を製造するには、上記輝度計９によって強い光の角度ａを検出する。例えば、角度ａが３０°である場合、ルーバ１１の角度θを上記式１によって求まる６０°に設定する。つまり、ルーバ１１の傾斜角度θが６０°のルーバシートを導光板２の上に載せて組み立てればよい。強い光の角度ａは、製品サイズや材質によって異なるため、光の方向の精度を高めるには上記のように輝度計９を用いるのがよい。
【００２０】また、Ｌ２を略垂直方向にしたい場合、一般的に強い光の角度ａは、１０°～４０°であるため、これに対応して、ルーバ１１の角度θとしては５０°～６５°を好ましい範囲として設定できる。また、強い光の角度ａとしては、２０°～３５°が特に一般的であるので、これに対応してルーバ１１の角度θとしては５５°～６３°（又は６２．５°）をより好ましい範囲として設定できる。なお、Ｌ２の向きを垂直方向以外の方向にしたい場合には、それに応じて角度θを設定すればよい。かかる観点からは、角度θは、強い光の角度ａより大きく９０°より小さい範囲に設定できる（ａ＜θ＜９０°）。つまり、θがａ～９０°の範囲外であると、強い光Ｌ１は導光板２に戻る方向へ反射してしまうので、強い光Ｌ１を効果的に取り出すことができないが、ａ～９０°の範囲であれば、強い光Ｌ１を装置外へ出すことができ、その範囲でθを適宜設定することで任意の角度の光が得られる。
【００２１】図１中の拡大図に示すように、各ルーバ１１，１１同士の間隔は、ルーバシート３を厚さ方向にみて、互いに重ならないような幅Ｔを有している。各ルーバ１１，１１同士が重なっている場合には、ルーバ１１が他のルーバ１１が反射した強い光を遮ってしまい暗くなってしまうが、適切な幅Ｔを有していれば、暗くなることを防止できる。一方、ルーバ１１，１１同士の間隔Ｔが大きすぎると、強い光Ｌ１の角度を変換するという効果が局所的にしか得られなくなるので、光の角度変換を効果的に行うには、間隔Ｔはルーバの傾斜方向長さの４倍以下が好ましい。例えば、ルーバシート３のシート厚が１ｍｍの場合、ルーバの傾斜角度θが５０°であれば、ルーバ１１の傾斜方向長さは１．３１ｍｍ（＝１ｍｍ／sin５０°）となる。この場合、間隔Ｔは５．２４ｍｍ以下とするのがよい。なお、一般的には、間隔Ｔは、０～５ｍｍの範囲が好ましい。
【００２２】本実施形態によれば、ルーバシート３によって、効率的に光の向きを変えられるため、集光性の高いレンズシートを必ずしも使用することなく高輝度を出すことができる。したがって、光学シートの枚数を削減でき、コストの低減・薄型化を図ることができる。さらに、レンズシートがなくとも十分に明るいので、レンズによる液晶パネルとの干渉を気にする必要がない。また、本実施形態のバックライト１は、ルーバにより視野角特性が特異になっているため、車載用バックライト等に向く。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、ルーバシートにより、バックライトの特定方向の輝度を上昇させることができる。

【出願人】	【識別番号】０００１０３５１８【氏名又は名称】オーツタイヤ株式会社
【出願日】	平成１３年５月１０日（２００１．５．１０）
【代理人】	【識別番号】１０００６１７４５【弁理士】【氏名又は名称】安田敏雄
【公開番号】	特開２００２－３４３１２０（Ｐ２００２－３４３１２０Ａ）
【公開日】	平成１４年１１月２９日（２００２．１１．２９）
【出願番号】	特願２００１－１４０４４３（Ｐ２００１－１４０４４３）