JPH0980430A

JPH0980430A - 面光源装置

Info

Publication number: JPH0980430A
Application number: JP7233830A
Authority: JP
Inventors: Eizo Kawano; 栄三川野; Shuji Yano; 周治矢野; Yozo Nagai; 陽三長井
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】反射損失がほとんどなく高輝度が得られ、しか
も安価な面光源装置を提供する。【解決手段】透明の導光板２と、この導光板２の一部か
ら光を入射させる線光源４と、上記導光板２の出射光面
側に配設され出射光面から出射される光を拡散させる拡
散板１０とを備えた面光源装置であって、導光板２およ
び拡散板１０の少なくとも一方の入射光面および／また
は出射光面に、反射防止膜となる酸化ケイ素層を形成す
るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレ
イのバックライト等に用いられる面光源装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、パソコン，ワープロ，液晶テ
レビ等のような液晶を使用する薄型表示装置は、液晶自
体が発光しないため、この液晶表示画面を裏面側から照
射するバックライトが使用されている。このバックライ
トは、液晶表示画面全体を均一に照射させる必要がある
ため、一般に、導光板を用いる導光板方式が採用されて
いる。この導光板方式の面光源装置は、図３に示すよう
に、導光板２１と、この導光板２１の両側面に配設され
る光源２０と、上記導光板２１の裏面側に配設されこの
導光板２１の裏面から出射しようとする光を反射させる
反射板２２と、拡散板２６とを備えている。この拡散板
２６は、上記導光板２１の出射光面から出射される光を
拡散させ、照射面の輝度を均一にする拡散板本体２３
と、この拡散板本体２３を通過した光が正面方向に集ま
るように拡散板本体２３上に配設される集光シート２４
とから構成されている。この集光シート２４は、１枚も
しくは２枚重ねで使用される。この装置では、光源２０
の光を導光板２１の側面から入射させ、この入射光を導
光板２１の全体に均一に伝播させて出射光面全体から出
射させ、拡散板本体２３による拡散と集光シート２４に
よる集光ののち、拡散板２６の上側に配設される液晶表
示画面（図示せず）を均一に照射することが行われる。
また、車載用の表示装置等のように薄型にする必要がな
い場合には、図４に示すように、光源２０ａが導光板２
１ａの出射光面と対向する面に設けられた直下型方式の
ものも用いられる。図３および図４において、２５，２
５ａは光源２０，２０ａの光を導光板２１，２１ａ側に
反射させる反射カバーである。

【０００３】このような面光源装置の出射光面の高輝度
化と、装置自体の消費電力を低減させるため、導光板２
１，２１ａおよび拡散板２６等の光が透過する各部材に
は、光透過率が高い材料が採用されており、できる限り
光損失を抑えるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記面光源
装置では、導光板２１，拡散板２６等の光が透過する各
部材の表面で、透過するべき光の一部が反射する反射損
失が避けられない。このため、光の透過効率が悪く、高
輝度が得られないという問題がある。そこで、反射損失
を低減させるものとして、特開平５−２９７３６６号公
報に示す液晶表示装置が提案されている。すなわち、こ
のものは、液晶表示板と、導光板と、この導光板に光を
入射させる光源と、上記導光板の照射面の輝度を均一化
するための拡散シートとを備え、上記液晶表示板，導光
板および拡散シートのうち、少なくとも一の光透過界面
に透明フッ素樹脂等のフッ素化合物層を形成させること
により、反射損失を低減させ、光の透過効率を向上させ
るものである。しかしながら、このものでは、反射損失
をある程度抑えることはできるものの、フッ素化合物層
を形成させるため、高価な溶剤可溶性のフッ素樹脂を用
いることから、非常にコストが高くなるという問題があ
る。また、上記フッ素化合物層は、帯電しやすいため、
表面に異物が付着し、かえって光透過率が低下するとい
う問題もある。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、反射損失がほとんどなく高輝度が得られ、し
かも安価な面光源装置の提供をその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の面光源装置は、透明の導光板と、この導
光板の一部から光を入射させる光源と、上記導光板の出
射光面側に配設され出射光面から出射される光を拡散さ
せる拡散板とを備えた面光源装置であって、導光板およ
び拡散板の少なくとも一方の入射光面および／または出
射光面に、反射防止膜となる酸化ケイ素層が形成されて
いるという構成をとる。

【０００７】

【発明の実施の形態】すなわち、本発明者らは、反射損
失が少なく、光利用効率のよい面光源装置を得ることを
目的として一連の研究を重ねる過程で、導光板および拡
散板等の光が透過する部材の表面に、反射防止層となる
酸化ケイ素層を形成させることにより、反射損失が少な
くなることに着目した。そして、さらに研究を重ねた結
果、上記酸化ケイ素層は、従来のフッ素化合物層のよう
に帯電することがないことを見いだし、この発明に到達
した。

【０００８】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【０００９】この発明の面光源装置は、透明の導光板
と、この導光板の一部から光を入射させる光源と、上記
導光板の出射光面側に配設される拡散板とを備えてい
る。そして、上記導光板および拡散板のうち少なくとも
一方の入射光面および／または出射光面に、酸化ケイ素
層が形成され、この酸化ケイ素層が反射防止膜となるこ
とにより光透過界面の表面反射を抑制するようにしたも
のである。なお、この発明において、上記拡散板は、導
光板の出射光を拡散させる拡散板本体のみで構成される
場合と、上記拡散板本体と、この拡散板本体の表面側に
配設され拡散板本体を通過した光を集光させる集光シー
トとから構成される場合との双方を含む。

【００１０】上記面光源装置に用いる導光板の材質とし
ては、透明度の高い材質が好適に用いられる。例えば、
アクリル樹脂，メタクリル樹脂，ポリエステル樹脂，ポ
リカーボネート，ポリスチレン等各種のものが用いられ
るが、特に限定するものではない。また、形状について
も、板状に限らず、直方体状等所望の形状に形成するこ
とができる。

【００１１】上記拡散板を構成する拡散板本体は、透明
な樹脂基板の表面に、透過光を拡散させる球状微粒子の
拡散層が形成されたものを用いることが好ましい。上記
樹脂基板の材質としては、透明度の高いものが好まし
く、例えば、ポリエチレンテレフタレート，ポリカーボ
ネート，ポリスチレン，アクリル樹脂，メタクリル樹脂
等があげられるが、これらに限るものではなく、各種の
ものが用いられる。これらの中でも、特に、ポリエチレ
ンテレフタレートは、不純物が少なく透明性も高いうえ
に安価であるため、最も好適に用いられる。また、この
拡散板本体の樹脂基板の厚みは、５０〜１５０μｍに設
定することが好ましい。また、上記球状微粒子の拡散層
は、例えば、樹脂バインダーに球状微粒子を分散させた
溶液を樹脂基板の表面に塗工し、乾燥させることにより
形成される。上記樹脂バインダーとしては、アクリル樹
脂，ポリエステル樹脂，シリコン樹脂等各種の樹脂が用
いられるが、特に限定するものではない。また、上記球
状微粒子としては、透明のものが用いられ、アクリル樹
脂，ウレタン樹脂，スチレン樹脂，シリカ等各種の材質
のものが用いられる。この球状微粒子は、平均粒径５〜
７０μｍのものが好適に用いられるが、より好適には２
０〜５０μｍのものが用いられる。すなわち、粒径が小
さすぎると充分な光拡散効果が得られず、反対に大き過
ぎると照射面にドット状の斑点が見えるという不都合が
生じるからである。拡散板本体として、上記のような透
明樹脂基板に透明な球状微粒子の拡散層が形成されたも
のを使用することにより、上記球状微粒子が一種のレン
ズとして作用し、効果的な光拡散効果を持たせることが
できる。

【００１２】なお、拡散板本体として、上記のように透
明樹脂基板に球状微粒子の拡散層を形成したものに限ら
ず、光拡散剤を分散含有させた樹脂シートを用いてもよ
く、また、透明樹脂シートの表面に凹凸を形成したもの
や、あるいは、乳白色の樹脂シートまたは多孔質シート
を用いたりしてもよい。

【００１３】また、上記拡散板本体とともに拡散板を構
成しうる集光シートは、拡散板本体を通過する出射光が
正面方向に集まるようにするため、例えば、表面にプリ
ズム状もしくはウェーブ状の凹凸が多数並んだ状態に形
成される。そして、上記拡散板本体の表面側に、１枚も
しくは２枚重ねで配設される。

【００１４】この発明では、上記導光板，拡散板本体，
集光シートの少なくとも一の入射光面および／または出
射光面に、酸化ケイ素層が形成される。

【００１５】上記酸化ケイ素層を各部材の表面に形成さ
せる方法としては、スパッタ蒸着法，真空蒸着法，ＣＶ
Ｄ法，ゾル−ゲル法等各種の方法が行われる。これらの
なかでも、ゾル−ゲル法は、シリカ等からなるゾル溶液
を塗布したのち、乾燥ゲルとし、この乾燥ゲルを加熱し
脱水縮合させて酸化ケイ素層を得るものであり、コスト
等の面から最も好適である。特に、低温乾燥ののち、紫
外線等を照射して生成膜を硬化させる光アシストによる
ゾル−ゲル法によれば、処理温度が低いため、さらに好
ましい。上記ゾル−ゲル法におけるゾル溶液の塗布方法
としては、ディッピング法，スプレーコーティング、ス
ピンコーティング等各種の方法が行われるが、特に、ス
ピンコーティングは、シート状の部材を回転させ、その
表面にゾル溶液を滴下し、遠心力によって均一に塗布す
るものであり、塗膜の均一性等の面から好適である。

【００１６】上記のようにして形成された酸化ケイ素層
の膜厚（Ｔ）が下記の式を満たすとき、特定波長（λ）
の光の反射損失を抑え、その分だけ透過効率を高めるこ
とができる。ここで、Ｘは酸化ケイ素の屈折率であり、
ｎは正の奇数（１，３，５，７…）である。これによ
り、表面反射を防止して光利用効率を向上させ、高輝度
が得られるようになる。また、従来のようなフッ素化合
物層と比べ、帯電もほとんど生じない。

【数１】Ｔ＝ λ ÷ ４ ÷ Ｘ × ｎ

【００１７】つぎに、この発明を図面に基づいて説明す
る。

【００１８】この発明の面光源装置は、例えば、図１に
示すように、液晶表示装置のバックライトとして使用さ
れる。すなわち、図において、２は導光板、４は上記導
光板２の側面から光を入射させる冷陰極管等の線光源，
３は上記導光板２の裏面側に配設され導光板２の裏面か
ら出射しようとする光を反射させる反射板である。ま
た、１０は拡散板であり、上記導光板２の出射光面側に
配設される拡散板本体１と、この拡散板本体１の出射光
面側に配設され集光作用等を持たせるプリズムシート
（集光シート）５とから構成されている。また、９は上
記線光源４の光線を反射させて導光板２の側面から入射
させる反射カバーである。上記拡散板本体１は、図２に
示すように、透明の樹脂基板７の裏面側に酸化ケイ素層
８が形成され、表面にバインダー６ａと球状微粒子６ｂ
とからなる微粒子拡散層６が形成されている。

【００１９】上記構成において、線光源４で発生した光
は、導光板２の側面から導光板２内に入射する。このと
き、光は、線光源４から直接入射したり、あるいは、反
射カバー９で反射した光が入射したりする。この入射光
は、導光板２内を通過し、その一部が出射光面側から出
射しながら導光板２内を通過して線光源４が設けられた
側面と反対側の側面に向かって進行する。これにより、
出射光面全体が発光するようになっている。上記導光板
２の出射光面からの出射光は、拡散板本体１によって拡
散されたのちプリズムシート５によって集光され、液晶
表示画面（図示せず）を照射する。このとき、上記拡散
板本体１を透過する際に、拡散板本体１の裏面に設けら
れた酸化ケイ素層８の存在により、その膜厚（Ｔ）に応
じた特定波長の光の反射損失が抑えられ、その分だけ光
の透過効率が高められる。したがって、高輝度が得ら
れ、従来と同一の輝度であれば低電力で使用することが
できるようになる。

【００２０】また、上記のように、導光板２を板状に形
成し、その四辺の側面のうちの一辺に線光源４を配設し
た場合には、この線光源４が配設されていない他の三辺
には、裏面に配設したものと同様の反射板３を配設する
ことが望ましい。このようにすることにより、導光板２
の側面からの光線漏れがなくなり、光利用効率がさらに
向上する。

【００２１】なお、上記面光源装置では、導光板２を板
状に形成したが、これに限定するものではなく、直方体
等所望の導光体形状に成形することができる。また、使
用する光源も、線光源４に限らず、点光源でもよく、所
望の光源を使用することができる。さらに、光源の位置
も、一個所に限られるものではなく、複数個所に設ける
ようにしてもよい。また、上記面光源装置は、液晶ディ
スプレイ照射用のバックライトに適用したが、これに限
定するものではなく、直下型方式の面光源装置をはじ
め、その他の面光源装置すべてに応用することができ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明の面光源装置に
よれば、酸化ケイ素層により表面反射が抑制され、反射
損失がほとんどないため、高輝度が得られる。しかも、
従来のフッ素化合物層のように帯電しないため、異物が
付着することがない。また、従来のように、高価な溶剤
可溶性のフッ素樹脂を用いず、安価な酸化ケイ素層を形
成させるため、装置自体が安価になる。さらに、拡散板
本体を透明の樹脂基板と、この樹脂基板の表面に形成さ
れる透明の球状微粒子の拡散層とで構成した場合には、
球状微粒子が一種のレンズとして作用し、効果的な光拡
散効果が得られるようになる。しかも、拡散板本体を構
成する樹脂基板が、ポリエチレンテレフタレートからな
る場合には、材料が安価であり、装置自体の製造コスト
をさらに低くすることができる。

【００２３】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２４】

【実施例１】まず、酸化ケイ素層をゾル−ゲル法により
形成するため、テトラエトキシシラン，水，エタノー
ル，硝酸を、それぞれ、モル比で１：１２：４５：０．
２５の割合で混合し、ゾル溶液を得た。ついで、透明ア
クリル製の導光板の出射光面に、スピンコーティング
（２５０ｒｐｍ，４０秒）により上記ゾル溶液を塗布
し、６０℃で５分間乾燥させたのち、波長２４５ｎｍの
光（紫外線）を５分間照射して硬化させ、厚み１０００
Åの酸化ケイ素層を形成させた。得られた導光板には、
帯電による異物の付着はほとんどなかった。また、得ら
れた導光板を、図１に示す面光源装置に組み込んで正面
輝度を測定した結果、１８１０ｃｄ／ｍ² であった。

【００２５】

【実施例２】ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製
基板（商品名：ルミラーＴ５６，東レ社製，厚み７５μ
ｍ）を用い、まず、その片面（入射光面）に、実施例１
と同様のゾル溶液を同条件で塗布し、乾燥，硬化処理を
行い、厚み１０００Åの酸化ケイ素層を形成させた。つ
いで、ポリエステル系のバインダーに平均粒径５０μｍ
のアクリル系球状微粒子（商品名：ＭＢＸー５０，積水
化学工業社製）を、上記バインダーの固形分１００重量
部に対して８０重量部を分散させた溶液を作製した。こ
の微粒子分散溶液を上記ＰＥＴ製基板の出射光面に塗工
し、１２０℃で３分間乾燥させて微粒子拡散層を形成
し、拡散板本体を形成した。得られた拡散板本体には、
帯電による異物の付着はほとんどなかった。また、この
拡散板本体を、図１に示す面光源装置に組み込んで正面
輝度を測定した結果、１８１２ｃｄ／ｍ² であった。

【００２６】

【実施例３】２枚のプリズムシートを準備し、これらの
プリズムシートの入射光面に、実施例１と同様のゾル溶
液を同条件で塗布し、乾燥，硬化処理を行い、厚み１０
００Åの酸化ケイ素層を形成させた。得られたプリズム
シートには、帯電による異物の付着はほとんどなかっ
た。また、このプリズムシートを、図１に示す面光源装
置に組み込んで正面輝度を測定した結果、１８５０ｃｄ
／ｍ² であった。

【００２７】

【比較例１】比較例として、酸化ケイ素層等の表面反射
防止処理を全く施していない導光板，拡散板本体，プリ
ズムシートを使用し、これらを、図１に示す面光源装置
に組み込んで、上記実施例１〜３と同様に正面輝度を測
定した結果、１７６０ｃｄ／ｍ² であった。

【００２８】

【比較例２】また、表面反射防止処理として、出射光面
にフッ素樹脂層を形成させた導光板を形成した。まず、
溶剤可溶性フッ素系高分子（商品名：サイトップＣＴＸ
−１０２Ａ，旭硝子社製）の、濃度２重量％の溶液を準
備した。透明アクリル製の導光板の出射光面に、スピン
コーティング（１５００ｒｐｍ，１０秒）により上記フ
ッ素系高分子溶液を塗布し、１００℃で３０分間乾燥さ
せたのち、厚み１０００Åのフッ素樹脂層を形成させ
た。得られた導光板は、帯電により、異物の付着が激し
かった。また、この導光板を、図１に示す面光源装置に
組み込んで、正面輝度を測定した結果、１８１３ｃｄ／
ｍ² であった。

【００２９】上記の結果から、この発明の面光源装置に
よれば、帯電による異物の付着がほとんどなく、しかも
無処理の部材を使用した面光源装置よりも、はるかに高
輝度が得られることがわかる。また、導光板，拡散板本
体，集光シートいずれの部材の光透過面に酸化ケイ素層
を形成させた場合でも、高輝度が得られ、特に、２枚の
プリズムシートに酸化ケイ素層を形成させた場合に、よ
り高輝度が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面光源装置を示す説明図である。

【図２】拡散板本体を示す断面図である。

【図３】従来例を示す説明図である。

【図４】他の従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

２導光板４線光源１０拡散板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明の導光板と、この導光板の一部から
光を入射させる光源と、上記導光板の出射光面側に配設
され出射光面から出射される光を拡散させる拡散板とを
備えた面光源装置であって、導光板および拡散板の少な
くとも一方の入射光面および／または出射光面に、反射
防止膜となる酸化ケイ素層が形成されていることを特徴
とする面光源装置。
【請求項２】拡散板が、光を拡散させる拡散板本体
と、この拡散板本体を透過した光を集光する集光シート
とからなる請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】拡散板本体の少なくとも片面に酸化ケイ
素層が形成されている請求項２記載の面光源装置。
【請求項４】拡散板本体が透明の樹脂基板と、この樹
脂基板の表面に形成される透明な球状微粒子の拡散層と
から構成されている請求項３記載の面光源装置。
【請求項５】微粒子の平均粒径が５〜７０μｍである
請求項４記載の面光源装置。
【請求項６】樹脂基板がポリエチレンテレフタレート
からなる請求項４記載の面光源装置。