(57)【要約】【課題】半透過式液晶表示装置において、バックライト非点灯時の照明輝度を損なうことなくバックライト点灯時の照明輝度を向上させることの出来る半透過タイプの光拡散シートおよびこれを用いたバックライト装置を提供する。【解決手段】複数の貫通孔１４を有する光拡散シート１６であって、前記光拡散シート１６の表面側１６ａから裏面側１６ｂに向かって前記貫通孔１４の内径が漸次拡大する形状に形成されていることを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004062004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライト装置と、該バックライトの液晶表示面側に配設され、複数の貫通孔を有し外部光を反射すると共に発光素子から導光板を介して照射される光を透過する光拡散シートとを有する液晶液晶装置において、前記光拡散シートの表面側から裏面側に向かって前記貫通孔の内径が漸次拡大する形状に形成されていることを特徴とする光拡散シート。
【請求項２】
前記貫通孔の形状が円錐台形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光拡散シート。
【請求項３】
前記貫通孔の形状が貫通孔の軸線を中心として凹曲線を回転させることにより描かれる凹状の曲面からなる碗状形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光拡散シート。
【請求項４】
前記貫通孔の内面に光反射性の高い高反射部材が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光拡散シート。
【請求項５】
前記光拡散シートの表面に光反射性の高い高反射部材が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光拡散シート。
【請求項６】
前記光拡散シートの裏面に光反射性の高い高反射部材が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光拡散シート。
【請求項７】
光源と、該光源から出射される光を分散させて表面側に導く請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光拡散シートとを備えたことを特徴とするバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半透過タイプと称される液晶表示装置のバックライト装置に組み込まれる光拡散シート及びこれを用いたバックライト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における液晶表示装置に使用されるバックライト装置の一つの例を図３、図４、図５に示す。図３はバックライト装置を収納した液晶表示装置を示す断面図、図４はバックライト装置における光拡散シートを液晶表示パネル側から見た平面図、図５は、図４におけるＡ−Ａ断面を示す部分拡大断面図である。以下図面を用いて説明する。
【０００３】
図３に示すように液晶表示装置１０は、枠体２の上部に液晶表示パネル４が配置されている。この液晶表示パネル４の下には拡散板６及び導光板８が重ねられて枠体２内に収められている。導光板８は液晶表示パネル４の図中右側に延びた延長部８ｂを有しており、その延長部８ｂの上面は斜めにカットされ傾斜面８ａが形成されている。また、液晶表示パネル４の真下に当たる導光板８の下面８ｃには、光が照射されるとそれを乱反射する模様が付けられている。
【０００４】
また、前記導光板８の下面８ｃと傾斜面８ａとの表面には照射された光を反射する下面反射シート１と、傾斜面反射シート３が接着固定されている。前記下面反射シート１における導光板８の延長部８ｂの下に当たる部分には後述するＬＥＤ光源５からの光を導光板８に入射するための開口部１ａが設けられている。また、液晶表示パネル４の真下に当たる導光板８の下には、枠体２の底部２ａが設けられており、拡散板６と導光板８を保持している。この底部２ａにおける導光板８の延長部８ｂの下に当たる部分には穴２ｃが設けられている。
【０００５】
前記枠体２の底部２ａの下には、実装部品９等の丈以上の問隔をあけてＬＥＤ光源用の基板７が配置されている。この基板７における導光板８の延長部８ｂに対面する位置には、光源としてのＬＥＤ光源５が実装されている。この基板７は、枠体２の下端に設けられている一対のフック部２ｄ、２ｅにより掛止されている。
【０００６】
また、前記ＬＥＤ光源５から照射される光の大部分は導光板８の延長部８ｂに入り、その斜めにカットされた傾斜面８ａにより反射され、更に導光板８の下面８ｃにより反射される。前記導光板８の下面８ｃでは形成されている模様によりあらゆる方向に光が反射され、導光板８の出射面８ｄでは臨界角を越えた光が出射され、臨界角以下の光は反射して再び下面８ｃの方向に進行する。これを繰り返すことにより、導光板８に入射した光が臨界角を越えて出射面８ｄから出射され、これによって導光板８が一様に発光するようになっている。
【０００７】
更に導光板８から出射した光は光拡散シート６に入射し、拡散され、光拡散シート６の表面より出射され液晶表示パネル４の方向へ照射される。このように、光源５から出射された光が、光拡散シート６によって拡散され、上方に配置されている液晶表示パネル４の全面を照明するものである。
尚、本発明の光拡散シートとは液晶表示装置においてバックライトからの光を表示面側に拡散照射し、輝度ムラを低減する役割のみを担う、拡散手段とは異なり、液晶表示素子の下偏光板とバックライトの間に配設され、周囲が明るい場合にはバックライトを機能させず、周囲の外光を表示面側の反射面で反射し、夜間など周囲の光が不十分な場合はバックライトを機能させ、その光を表示面に照射する、別名半透過反射板などと称される反射性と透過性の双方の性質を備えたものを指している。
【０００８】
図４、図５に示すように光拡散シート６は、厚さが０．０２〜０．２ｍｍ程度の銅、リン青銅、黄銅その他の金属板からなり、内径ａが５〜１００μｍｍ程度の複数の貫通孔１２が所定のピッチで配設されている。この貫通孔１２は前記導光板８の出射面８ｄからＬＥＤ光源５の出射光を矢印Ａで示すように液晶表示パネル４側に透過し、液晶表示パネル４を照射するために設けられている。又、前記光拡散シート６の液晶表示パネル４側の表面６ａは、前記液晶表示パネル４を透過した外光を矢印Ｃで示すように反射させ、液晶表示パネル４を照射するための反射面であり、見栄えを良くするために化粧模様が形成されている場合もある。又、前記光拡散シート６の導光板８側の裏面６ｂは、ＬＥＤ光源５から出射された光を矢印Ｂで示すように反射させるための反射面であり平面に形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来技術のストレートな貫通孔を有する半透過タイプの光拡散シート６を用いた場合、バックライト点灯時の液晶表示パネル４の照明輝度を高めるためには前記光拡散シート６に設ける貫通孔１２の内径を大きくするか、或いは前期貫通孔が配置されるピッチを細かくして前記貫通孔１２の数を多くする必要がある。一方、バックライトの非点灯時に前記液晶表示パネル４の画像表示を明るくするためには、前記光拡散シート６の表面６ａの面積を大きくする必要がある。従ってバックライト点灯時の照明輝度を高くすると、バックライト非点灯時の照明輝度が低下し、逆にバックライト非点灯時の照明輝度を上げるとバックライト点灯時の照明輝度が低下することになる。
【００１０】
このため、バックライト点灯時、バックライト非点灯時の照明輝度を双方とも向上させることには限界があり、バックライト非点灯時に必要な照明輝度を確保し、且つバックライト点灯時の照明輝度を向上させることが難しいという問題があった。更に図５から明らかなように光拡散シート６の厚みが大きいとＡに示すように光拡散シート６の表面に垂直に近い角度の光しか透過しないため、厚みを１０〜５０μｍに設定する方法が取られたが、そのような箔状態の光拡散シートは液晶表示装置の組立上扱いにくく、組立の障害となっていた。このように従来技術における光拡散シート及びこれを用いたバックライト装置の光利用効率及び組立易さは充分に高いとは言えず、特に小型の液晶表示装置に搭載される光拡散シート及びこれを用いたバックライト装置においては、供給電力に対し光利用効率が僅かでも高いこと、および組立性の良いことが望まれていた。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の目的は、上記問題点を解決し、簡単な構成で光利用効率を改善し、バックライト非点灯時の照明輝度を損なうことなくバックライト点灯時の照明輝度を向上させることが出来ると共に組立性の良い十分な厚みに設定した場合でも反射性および透過性の劣化しない光拡散シート及びこれを用いたバックライト装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における液晶表示装置は、バックライト装置と、該バックライトの液晶表示面側に配設され、複数の貫通孔を有し外部光を反射すると共に発光素子から導光板を介して照射される光を透過する光拡散シートとを有する液晶液晶装置において、前記光拡散シートの表面側から裏面側に向かって前記貫通孔の内径が漸次拡大する形状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のうちで請求項２の発明に係わる光拡散シートは、前記貫通孔の形状が円錐台形に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のうちで請求項３の発明に係わる光拡散シートは、前記貫通孔の形状が貫通孔の軸線を中心として凹曲線を回転させることにより描かれる凹状の曲面からなる碗状形に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のうちで請求項４の発明に係わる光拡散シートは、前記貫通孔の内面に光反射性の高い高反射部材が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のうちで請求項５の発明に係わる光拡散シートは、前記光拡散シートの表面に光反射性の高い高反射部材が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のうちで請求項６の発明に係わる光拡散シートは、前記光拡散シートの裏面に光反射性の高い高反射部材が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のうちで請求項７の発明に係わるバックライト装置は、光源と、該光源から出射される光を分散させて表面側に導く請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光拡散シートとを備えたことを特徴とする。
【００１９】
（作用）
以上のように本発明の半透過タイプの光拡散シートは複数の貫通孔を有し、この貫通孔の内径が前記光拡散シートの表面側から裏面側に向かって漸次拡大する形状に形成されているため、貫通孔を透過する光が多くなる。また、前記光拡散シートの表面、裏面、貫通孔の内面に光反射性の高い高反射部材が形成されているため光利用効率が改善される。従って、前記光拡散シートを用いたバックライト装置は、バックライト非点灯時の照明輝度を損なうことなくバックライト点灯時の照明輝度を向上させることが可能となる。以下、実施形態に基づいて詳述する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１を用いて説明する。図１は、本実施形態における光拡散シートおよびこれを用いたバックライト装置を示し、図１（ａ）は本実施形態における拡散シートを用いたバックライト装置の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）における光拡散シートのＡ部を示す部分拡大断面図である。本実施形態における光拡散シート及びこれを用いたバックライト装置は、光拡散シートの貫通孔の形状と表面に光反射性の高い高反射部材を設けたことを特徴としており、基本的な構成は従来技術に類似している。従って、構成要素についても前記光拡散シート以外の構成要素は従来技術と同様であるため同一番号を付与し説明を省略する。
【００２１】
図１（ａ）に示すように本実施形態におけるバックライト装置２０においては、光拡散シート１６が導光板８の出射面８ｄ上に設けられており、前記光拡散シート１６の裏面１６ｂが導光板８側となるように配設されている。この光拡散シート１６の貫通孔１４は前記導光板８の出射面８ｄからＬＥＤ光源５の出射光を液晶表示パネル４側に透過し液晶表示パネル４を照射するようになっている。又、前記光拡散シート１６の液晶表示パネル４側の表面１６ａは、前記液晶表示パネル４を透過した光を反射させ液晶表示パネル４を照射するための反射面になっている。又、前記光拡散シート１６の導光板８側の裏面１６ｂはＬＥＤ光源５から出射された光を導光板８の内部に反射するための反射面となっている。
【００２２】
前記光拡散シート１６は図１（ｂ）に示すように厚さが例えば０．１５ｍｍの銅板からなり、前記光拡散シート１６の表面１６ａ側から裏面１６ｂ側に向かって内径が漸次拡大する円錐台形からなる複数の貫通孔１４が所定のピッチで配設されている。更に、前記光拡散シート１６の表面１６ａ、裏面１６ｂ、貫通孔１４の内面１４ａには光反射性の高い高反射部材としての銀メッキ層１５が形成されており、それぞれの部分に照射された光を効率よく反射させるようになっている。
【００２３】
前記光拡散シート１６の表面１６ａ側における貫通孔１４の内径ｄと配置される個数はバックライト非点灯時の照明輝度を確保出来る範囲で内径ｄを出来るだけ大きく、且つ配置する個数が多くなるように貫通穴１４の配置されるピッチが設定されている。又、前記光拡散シート１６の裏面１６ｂ側における貫通孔１４の内径Ｄは、バックライト点灯時の照明輝度を向上させるために、導光板８から照射されるＬＥＤ光源５の出射光を出来るだけ多く入射出来るように前記貫通孔１４の内径ｄより大きく設定される。更に、貫通孔１４に入射した光を効率よく反射させるために貫通孔１４の形状が円錐台形になっている。
【００２４】
前記光拡散シート１６を使用した場合のバックライト点灯時の照射輝度は、光拡散シート１６の表面１６ａ側における貫通孔１４の内径ｄと、光拡散シート１６の裏面１６ｂ側における貫通孔１４の内径Ｄとの関係により変化し、内径ｄの通常の貫通孔の照射輝度と比較してＤ２　／　ｄ２　倍に向上することが実験により確認されている。本実施形態においては、光拡散シート１６の表面１６ａ側における貫通孔１４の内径ｄの値を０．１ｍｍ、前記光拡散シート１６の裏面１６ｂ側の貫通孔１４の内径Ｄは０．１２ｍｍとし、貫通孔１４を配置するピッチは、０．５ｍｍとした。この結果、バックライト点灯時の照射輝度は、従来の１．４４倍に上昇した。尚、この貫通孔１４は、エッチング加工、或いは精密電鋳加工等で形成することができる。
【００２５】
以上のように本実施形態における光拡散シート１６は複数の貫通孔１４を有し、この貫通孔１４の内径が前記光拡散シート１６の表面１６ａ側から裏面１６ｂ側に向かって漸次拡大する形状に形成されているため、前記貫通孔１４を透過し、液晶表示パネル４を照射する光が増加し照射輝度が向上する。更に、前記光拡散シート１６の表面１６ａ、裏面１６ｂ、貫通孔１４の内面に光反射性の高い高反射部材としての銀メッキ層１５が形成されているため光利用効率が改善され、前記光拡散シート１６の表面１６ａ、裏面１６ｂでの反射光、前記貫通孔１４の透過光が増加する。従来ならば貫通孔１４を透過しない角度の光が、図１（ｂ）に示すＧのような軌跡を描いて表示パネル側に照射されるためである。従って、前記光拡散シート１６を用いたバックライト装置２０は、バックライト非点灯時の照明輝度を損なうことなくバックライト点灯時の照明輝度を向上させることが可能となる。このように本実施形態によれば、光の利用効率が改善され液晶パネルの輝度を向上させることが出来ると共に組立性の良好な０．１〜０．２ｍｍ程度の厚みに設定することが可能になる。特に、時計などの小型の液晶表示装置に使用されるバックライト装置においては、より大きい効果を得ることが出来る。
【００２６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態における光拡散シートを図２に示す。図２は本実施形態における光拡散シート示す部分拡大断面図である。本実施形態における光拡散シート及びこれを用いたバックライト装置は、光拡散シートの貫通孔の形状が第１の実施形態と相違しており、その他は第１の実施形態と同様であり説明を省略する。以下図面に基づいて説明する。
【００２７】
図２に示すように本実施形態における光拡散シート２６は、厚さが０．１５ｍｍの銅板からなり、前記光拡散シート２６の表面２６ａ側から裏面２６ｂ側に向かって内径が漸次拡大する碗状形からなる複数の貫通孔２４が所定のピッチで配設されている。前期貫通穴２４の形状は貫通孔２４の軸線を中心として凹曲線を回転させることにより描かれる凹状の曲面で形成されている。前期貫通穴２４の内面２４ａを形成する凹状の曲面は、入射した光を効率よく反射して前期貫通穴２４を多くの光が透過するように、裏面２６ｂ側の付近で裏面２６ｂと垂直に近い形状に形成されている。更に、前記光拡散シート２６の表面２６ａ、裏面２６ｂ、貫通孔２４の内面２４ａには光反射性の高い高反射部材としての銀メッキ層１５が形成されており、それぞれの部分に照射された光を効率よく反射させるようになっている。
【００２８】
前記光拡散シート２６の表面２６ａ側における貫通孔２４の内径ｄ、前記光拡散シート２６の裏面２６ｂ側における貫通孔２４の内径Ｄ、及び配置される貫通穴２４のピッチは、第１の実施形態と同様に内径ｄの値を０．１ｍｍ、内径Ｄの値を０．１２ｍｍ、ピッチは０．５ｍｍとした。この結果、バックライト点灯時の照射輝度は、第１実施形態と同様に従来の１．４４倍に上昇した。
【００２９】
以上のように本実施形態における光拡散シートおよびこれを用いたバックライト装置においもバックライト非点灯時の照明輝度を損なうことなくバックライト点灯時の照明輝度を向上させることが可能となり、第１の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００３０】
尚、各実施形態においては、光拡散シートの材質を銅板を例に説明したが、材質は、これに限定されるものではなく金属材料の他に合成樹脂板等、自由に選択できることは言うまでもない。
また、光反射性の高い高反射部材として銀メッキ層を例として説明したが、銀メッキ層に限定されるものではなく光反射性の高い金属の被膜であれば自由に選択できることは言うまでもない。
また、ＬＥＤ光源については１個のＬＥＤ素子を使用する例で説明したが、２個以上のＬＥＤ素子を使用する場合においても、同様の効果を得ることが出来ることは言うまでもない
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明による半透過タイプの光拡散シートは複数の貫通孔を有し、この貫通孔の内径が前記光拡散シートの表面側から裏面側に向かって漸次拡大する形状に形成されているため、従来のストレートな貫通孔を有する半透過光拡散シートでは透過しない角度の光をも透過するため、貫通孔を透過する光が多くなる。また、前記光拡散シートの表面、裏面、貫通孔の内面に光反射性の高い高反射部材が形成されているため光利用効率が改善される。従って、前記光拡散シートを用いたバックライト装置は、バックライト非点灯時の照明輝度を損なうことなくバックライト点灯時の照明輝度を向上させることが可能となる。また、前記光拡散シートの厚みを０．１〜０．２ｍｍにした場合でも透過率が劣化しないため、特に小型の液晶表示装置の組立性が向上する。このように本発明の光拡散シートを用いたバックライト装置を液晶表示装置に搭載することにより、光の利用効率が改善され液晶表示パネルの輝度を向上させることが出来ると共に組立性が向上する。特に、時計などの小型の液晶表示装置に使用されるバックライト装置においては、より大きい効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光拡散シートおよびこれを用いたバックライト装置を示し、図１（ａ）は光拡散シートを用いたバックライト装置の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）における光拡散シートのＡ部を示す部分拡大断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における光拡散シートの部分拡大断面図である。
【図３】従来技術における光拡散シートを用いたバックライト装置を示す断面図である。
【図４】従来技術における光拡散シートを液晶表示パネル側から見た平面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面の一部を示す光拡散シートの部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１　　下面反射シート
１ａ　開口部
２　　枠体
２ａ　底部
２ｃ　穴
２ｄ、２ｅ　フック部
３　　傾斜面反射シート
４　　液晶表示パネル
５　　ＬＥＤ光源
６　　光拡散シート
６ａ　光拡散シートの表面
６ｂ　光拡散シートの裏面
７　　基板
８　　導光板
８ａ　傾斜面
８ｂ　延長部
８ｃ　下面
８ｄ　上面
９　　実装部品
１０　液晶表示装置
１２　貫通孔
１４　円錐形の貫通孔
１５　銀メッキ層
１６、２６　光拡散シート
１６ａ、２６ａ　光拡散シートの表面
１６ｂ、２６ｂ　光拡散シートの裏面
２０　バックライト装置
２４　碗状の形状をした貫通孔
【図１】
2004062004.tif 000003
【図２】
2004062004.tif 000004
【図３】
2004062004.tif 000005
【図４】
2004062004.tif 000006
【図５】
2004062004.tif 000007