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発明の名称 拡散シート
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−71976(P2007−71976A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−256477(P2005−256477)
出願日 平成17年9月5日(2005.9.5)
代理人 【識別番号】100105647
【弁理士】
【氏名又は名称】小栗 昌平
発明者 長尾 公俊
要約 課題
プリズムシートからの光が戻ってきたときに、この帰還光を効率良く反射させて、プリズムシートの方向に戻すことができる拡散シートを得、光の利用効率を上げて、前方輝度の均一化、向上を図る。

解決手段
導光板13とプリズムシート17との間に配置される拡散シート100であって、プリズムシート17から反射によって戻された帰還光を、プリズムシート17の方向へ再び反射させる光反射手段を備えた。光反射手段としては、基材となる透光性基板のプリズムシート17と反対側の面に複数配列された錐体形状の微小凸部とすることができる。微小凸部は、縦横方向に等間隔で規則配列しても、特定な間隔かつ方向で不規則配列してもよい。
特許請求の範囲
【請求項1】
導光板とプリズムシートとの間に配置される拡散シートであって、
前記プリズムシートから反射によって戻された帰還光を、前記プリズムシートの方向へ再び反射させる光反射手段を備えたことを特徴とする拡散シート。
【請求項2】
前記光反射手段が、基材となる透光性基板の前記プリズムシートと反対側の面に複数配列された錐体形状の微小凸部であることを特徴とする請求項1記載の拡散シート。
【請求項3】
前記微小凸部が、縦横方向に等間隔で規則配列されたことを特徴とする請求項2記載の拡散シート。
【請求項4】
前記微小凸部が、不特定な間隔かつ方向で不規則配列されたことを特徴とする請求項2記載の拡散シート。
【請求項5】
前記光反射手段が、前記透光性基板の表面に形成され光を拡散する凹凸構造を有するマット層と、該マット層の凹凸構造に沿って形成され光拡散反射微粒子を所定の密度で含んだ光透過反射層とからなることを特徴とする請求項1記載の拡散シート。
【請求項6】
前記光反射手段が、前記透光性基板の表面に形成され透過光を集光するための透明微粒子を含んだ集光層と、該集光層の光出射表面に形成され光拡散反射微粒子を所定の密度で含んだ光透過反射層とからなることを特徴とする請求項1記載の拡散シート。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、平面型テレビジョン、携帯電話、デジタルカメラ、カーナビ、デスクトップPC、モバイルPC、PDA、キャッシュディスペンサー等の表示装置に用いられる拡散シートに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、液晶等の表示装置では、光の利用効率を向上させることによって輝度を改善させるために、バックライトユニットの導光板上に拡散シートを配置し、その上にさらに1〜2枚の三角屋根形状のプリズムシートを配置していた。プリズムシートは、表面のプリズムにおいて、各プリズムの稜に直交する面内で光を集光する。プリズムシートを用いたバックライトユニットでは、導光板が拡散シートと反射シートと重ねられ、拡散シートの光出射側にさらにプリズムシートを配置してバックライトユニットケースに収容される。
【0003】
光源であるCCFLやLED等から出た光、及びリフレクタで反射された光は、透明な樹脂で成形された導光板に入射する。導光板の光入射端面に入射した光は、導光板を媒質として伝播し、一部が拡散シートを透過してプリズムシートに入り、プリズムで屈折反射し、集光された状態で出射されてから、液晶パネル等に入射される。また、反射シートによって反射された光も導光板に進入し、同じく拡散シートを透過してプリズムシートで屈折反射し、集光された状態で出射されてから、液晶パネル等に入射される。液晶パネルでは、各画素が、プリズムシートからの光をバックライト光として表示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、プリズムシートにおけるプリズムレンズで反射された光が拡散シート面に戻ってきたとき、拡散シートの上面(プリズムシート側の面)で拡散反射されるが、その拡散シートは、通常、導光板からの光を拡散、集光する目的で設計されているため、その反射特性が成り行き任せとなった。すなわち、プリズムレンズで反射され、拡散シートや導光板の方向へ戻ってくる光は、そのままでは吸収若しくは迷光となって無駄になり、光の利用効率を低下させた。このような光利用効率の低下は、プリズムシートを使用する目的である輝度の改善という観点からは好ましくなく、前方輝度の不均一や低下を招いた。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、プリズムシートからの光が戻ってきたときに、この帰還光を効率良く反射させて、プリズムシートの方向に戻すことができる拡散シートを提供し、もって、光の利用効率を上げて、前方輝度の均一化、向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る上記目的は下記構成により達成される。
(1) 導光板とプリズムシートとの間に配置される拡散シートであって、前記プリズムシートから反射によって戻された帰還光を、前記プリズムシートの方向へ再び反射させる光反射手段を備えたことを特徴とする拡散シート。
【0006】
この拡散シートでは、従来、吸収され若しくは迷光となっていたプリズムシートからの帰還光が、光反射手段による反射によって再びプリズムシートの方向へ戻され、(再入射され)、プリズムシートを設けることによって生じる帰還光の損失が低減される。
【0007】
(2) 前記光反射手段が、基材となる透光性基板の前記プリズムシートと反対側の面に複数配列された錐体形状の微小凸部であることを特徴とする(1)記載の拡散シート。
【0008】
この拡散シートでは、プリズムシート側から透光性基板へ入射した帰還光が、透光性基板内を進むと、プリズムシートと反対側の面に形成された微小凸部の平行でない2つの錐体傾斜面によって方向転換され、入射の方向を再び戻るように進み、当初入射した透光性基板の入射側の面から再びプリズムシートへ向かって出射されることになる。
【0009】
(3) 前記微小凸部が、縦横方向に等間隔で規則配列されたことを特徴とする(2)記載の拡散シート。
【0010】
この拡散シートでは、微小凸部が規則配列されることで、微小凸部による帰還光の反射作用が、例えば表示装置の各画素に対応可能となり、要部(すなわち、各画素部毎)の輝度を高める等、効果的な画像改善が可能となる。
【0011】
(4) 前記微小凸部が、不特定な間隔かつ方向で不規則配列されたことを特徴とする(2)記載の拡散シート。
【0012】
この拡散シートでは、微小凸部が不規則配列されることで、表示装置の各画素と各微小凸部とが不規則な相対位置で対向され、各画素と各微小凸部とが周期的に対向配置されることによるモアレの発生が防止される。
【0013】
(5) 前記光反射手段が、前記透光性基板の表面に形成され光を拡散する凹凸構造を有するマット層と、該マット層の凹凸構造に沿って形成され光拡散反射微粒子を所定の密度で含んだ光透過反射層とからなることを特徴とする(1)記載の拡散シート。
【0014】
この拡散シートでは、光源から入射され凹凸構造のマット層から出射される光が拡散されてプリズムシートへ入射されるとともに、プリズムシートからの帰還光が、マット層の表面に設けられた光透過反射層の光拡散反射微粒子で反射され、再びプリズムシートへ向かって出射されることになる。
【0015】
(6) 前記光反射手段が、前記透光性基板の表面に形成され透過光を集光するための透明微粒子を含んだ集光層と、該集光層の光出射表面に形成され光拡散反射微粒子を所定の密度で含んだ光透過反射層とからなることを特徴とする(1)記載の拡散シート。
【0016】
この拡散シートでは、光源から入射され集光層を透過する光が透明微粒子によって集光されてプリズムシートへ出射されるとともに、プリズムシートからの帰還光が、集光層の表面に設けられた光透過反射層の光拡散反射微粒子で反射され、再びプリズムシートへ向かって出射されることになる。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係る拡散シートによれば、プリズムシートから反射によって戻された帰還光を、プリズムシートの方向へ再び反射させる光反射手段を備えたので、従来、吸収され若しくは迷光となっていたプリズムシートからの帰還光を光反射手段による反射によって再びプリズムシートの方向へ戻せ(再入射させ)、プリズムシートを設けることによって生じる帰還光の損失を低減させて、光の利用効率を高めることができる。この結果、前面輝度を均一化かつ向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明に係る拡散シートの好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る拡散シートを備えたバックライトユニットの要部側面図、図2は図1に示した拡散シートを下面側から見た拡大斜視図、図3は図2に示した拡散シートの変形例の拡大斜視図、図4は図1に示した拡散シートの作用を説明する模式図である。
本実施の形態による拡散シート100は、例えば図1に示すバックライトユニット11に設けられる。バックライトユニット11は、透明樹脂製の導光板13の一方の面(背面)に設けられた反射板15と、導光板13の他方の面(表面)に設けられた拡散シート100と、この拡散シート100の光出射側に順次設けられた第1プリズムシート17,第2プリズムシート19と、導光板13の一辺部の端面に対向配置される光源(例えばCCFL、LED等)21と、この光源21からの光を効果的に導光板13へ反射させるリフレクタ23とを備えてなる。
【0019】
バックライトユニット11は、第2プリズムシート19の光出射側(図1の上側)に不図示の液晶表示パネル等の平面表示手段を備えることで平面表示装置を構成する。つまり、光源21からの光が、拡散シート100、第1プリズムシート17、第2プリズムシート19を透過し、屈折反射し、集光された状態で出射されてから、液晶表示パネルのバックライトとして供給される。また、反射板15によって反射された光も導光板13に進入し、同じく拡散シート100、第1プリズムシート17、第2プリズムシート19を透過し、液晶表示パネルに供給される。
【0020】
このように、導光板13と第1プリズムシート17との間に配置される拡散シート100は、第1プリズムシート17から反射によって戻された帰還光25を、第1プリズムシート17の方向へ再び反射させる光反射手段27を備えている。本実施の形態では、この光反射手段27が、基材となる透光性基板29の第1プリズムシート17と反対側の面に複数配列された図2に示す錐体形状の微小凸部31によって構成される。つまり、微小凸部31は、導光板13に向かって突出している。錐体形状の微小凸部31は、図2に示す四角錐形状、或いは図3に示す円錐形状の他、三角錐等、他の角錐体形状であってもよい。
【0021】
微小凸部31の平均的な大きさは、液晶表示パネルやカラーフィルター等の画素サイズと同等か若しくはそれより小さいサイズとすることが好ましい。具体的には、p=5〜500μm程度の周期で形成されることが好ましい。
【0022】
微小凸部31は、間隔を有して突設され、隣接する微小凸部31同士の間には、拡散シート100の表裏で平行な微小平坦面33となる。正四角錐で微小凸部31を形成した場合には、この微小平坦面33を省略してもよい。透光性基板29、微小凸部31は、ガラス、プラスチック(ポリカーボネート、アクリル等)等によって成形されており、透光性が高く平面性・成形性に富む材料が好適に用いられる。
【0023】
図4に示すように、第1プリズムシート17側から透光性基板29へ入射した帰還光25は、透光性基板29内を進むと、第1プリズムシート17と反対側の面に形成された微小凸部31の平行でない2つの錐体傾斜面31a,31bによって方向転換され、入射の方向を再び戻るように進み、当初入射した透光性基板29の入射側の面から再び第1プリズムシート17へ向かって出射されることになる。すなわち、拡散シート100は、導光板13からの光を拡散透過させる一方、第1プリズムシート17からの反射光を再帰反射によって第1プリズムシート17の方向に戻すように作用する。
【0024】
また、本実施の形態において、微小凸部31は、縦横方向に等間隔で規則配列されている。このように、微小凸部31が規則配列されることで、微小凸部31による帰還光25の反射作用が、例えば表示装置の各画素に対応可能となり、要部(すなわち、各画素部毎)の輝度を高める等、効果的な画像改善が可能となる。
【0025】
このような構成を有する拡散シートでは、光源21からの光が導光板13へ供給され、導光板13から光が出射されると、この出射光が微小凸部31から入射し、透過することによって第1プリズムシート17へと出射される。ここで、拡散シート100から出射して第1プリズムシート17へ入射した光の一部が帰還光25となって再び拡散シート100へ戻されると、その帰還光25が微小凸部31によって伝搬方向が略逆向きに転換され、第1プリズムシート17の方向へと再び出射されることとなる。これにより、従来、吸収され若しくは迷光となっていた第1プリズムシート17からの帰還光25が、微小凸部31による反射によって再び第1プリズムシート17の方向へ戻され、(再入射され)、第1プリズムシート17を設けることによって生じる帰還光25の損失が低減されることになる。
【0026】
したがって、この拡散シート100によれば、第1プリズムシート17から反射によって戻された帰還光25を、第1プリズムシート17の方向へ再び反射させる微小凸部31を備えたので、従来、吸収され若しくは迷光となっていた第1プリズムシート17からの帰還光25を微小凸部31による反射によって再び第1プリズムシート17の方向へ戻せ(再入射させ)、第1プリズムシート17を設けることによって生じる帰還光25の損失を低減させて、光の利用効率を高めることができる。この結果、前面輝度を均一化かつ向上させることができる。
【0027】
なお、上記した実施の形態の拡散シート100では、微小凸部31が規則配列された構成を例に説明したが、図5に示すように、本発明に係る拡散シートは、微小凸部31を、不特定な間隔かつ方向で不規則配列した構成としてもよい。
この不規則配列とした拡散シート100Aによれば、表示装置の各画素と微小凸部31とが不規則な相対位置で対向され、各画素と各微小凸部31とが周期的に対向配置されることによるモアレの発生を防止することができる。
【0028】
次に、本発明に係る拡散シートの第2の実施の形態を説明する。
図6はマット層を有する第2の実施の形態に係る拡散シートの断面図、図7は 図6に示した拡散シートの作用を説明する模式図である。なお、以下の各実施の形態において、図1〜図4に示した部材・部位と同一の部材・部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
この拡散シート200は、光反射手段41が、透光性基板29の表面に形成され光を拡散する凹凸構造を有するマット層43と、このマット層43の凹凸構造に沿って形成され光拡散反射微粒子45を所定の密度で含んだ光透過反射層47とからなる。
【0029】
マット層43は、透光性基板29の第1プリズムシート17側の片面に形成される。透光性基板29の表面に、マット形成粒子49を散布し、透明薄膜を塗布することにより、マット形成粒子49を凸部、マット形成粒子49同士の間を凹部とした凹凸構造に形成している。マット形成粒子49としては、例えば透明性の高いポリメチルメタクリレートPMMAが好ましい。光透過反射層47は、その凹凸表面に、凹凸が残るように所定の厚みで成膜される。この光透過反射層47には、光拡散反射微粒子45が所定の密度で散在する。光拡散反射微粒子45としては、例えばチタンホワイト粒子を用いることができる。
【0030】
チタンホワイト粒子は、高反射率を有し、光を透過しない。そのため、光透過反射層47は、出射光を透過させる一方で、第1プリズムシート17からの帰還光25は反射させるよう、チタンホワイト粒子が適度な密度で含まれる。チタンホワイト粒子の粒子サイズは0.1μm〜1.0μmで、その密度は1〜5重量%が好ましい。
【0031】
この拡散シート200では、図7に示すように、光源21から入射した光はマット層43により拡散させて第1プリズムシート17の方向へ透過させるとともに、第1プリズムシート17からの帰還光25はマット層43の表面に設けられた光透過反射層47の光拡散反射微粒子45で拡散反射させ、再び第1プリズムシート17へ向かって出射させる。
【0032】
したがって、この実施の形態による拡散シート200によれば、第1プリズムシート17から反射によって戻された帰還光25を、第1プリズムシート17の方向へ再び反射させる光透過反射層47を備えたので、従来、吸収され若しくは迷光となっていた第1プリズムシート17からの帰還光25を光透過反射層47による反射によって再び第1プリズムシート17の方向へ戻せ(再入射させ)、第1プリズムシート17を設けることによって生じる帰還光25の損失を低減させて、光の利用効率を高めることができる。この結果、前面輝度を均一化かつ向上させることができる。
【0033】
次に、本発明に係る拡散シートの第3の実施の形態を説明する。
図8は透明微粒子を含む集光層の設けられた第2の実施の形態に係る拡散シートの断面図、図9は図8に示した拡散シートの作用を説明する模式図である。
この拡散シート300は、光反射手段51が、透光性基板29の表面に形成され透過光を集光するための透明微粒子53を含んだ集光層55と、この集光層55の光出射表面に形成され光拡散反射微粒子45を所定の密度で含んだ光透過反射層47とからなる。
【0034】
透明微粒子53としては、例えば透明性の高いポリメチルメタクリレートPMMAを好適に用いることができる。
【0035】
この拡散シート300では、図9に示すように、光源21から入射した光は集光層55により集光・微拡散させて第1プリズムシート17の方向へ透過させるとともに、第1プリズムシート17からの帰還光25は集光層55の表面に設けられた光透過反射層47の光拡散反射微粒子45で拡散反射させ、再び第1プリズムシート17へ向かって出射させる。
【0036】
したがって、この実施の形態による拡散シートに300によれば、第1プリズムシート17から反射によって戻された帰還光25を、第1プリズムシート17の方向へ再び反射させる光透過反射層47を備えたので、従来、吸収され若しくは迷光となっていた第1プリズムシート17からの帰還光25を光透過反射層47による反射によって再び第1プリズムシート17の方向へ戻せ(再入射させ)、第1プリズムシート17を設けることによって生じる帰還光25の損失を低減させて、光の利用効率を高めることができる。この結果、前面輝度を均一化かつ向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係る拡散シートを備えたバックライトユニットの要部側面図である。
【図2】図1に示した拡散シートを下面側から見た拡大斜視図である。
【図3】図2に示した拡散シートの変形例の拡大斜視図である。
【図4】図1に示した拡散シートの作用を説明する模式図である。
【図5】微小凸部が不規則配列された拡散シートの変形例を表す拡大斜視図である。
【図6】マット層を有する第2の実施の形態に係る拡散シートの断面図である。
【図7】図6に示した拡散シートの作用を説明する模式図である。
【図8】透明微粒子を含む集光層の設けられた第2の実施の形態に係る拡散シートの断面図である。
【図9】図8に示した拡散シートの作用を説明する模式図である。
【符号の説明】
【0038】
13 導光板
17 第1プリズムシート
19 第2プリズムシート
21 光源(CCFL,LED)
25 帰還光
27、41、51 光反射手段
29 透光性基板
31 微小凸部
43 マット層
45 光拡散反射微粒子
47 光透過反射層
53 透明微粒子
55 集光層
100,200,300 拡散シート




 

 


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