JP2000275411A

JP2000275411A - コリメート板およびバックライトシステム

Info

Publication number: JP2000275411A
Application number: JP2000009135A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Agano; 俊孝阿賀野
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた集光性能を有し、光強度が５０％となる
角度が±１５°以内であるような、十分に集光されたコ
リメート光を得ることができ、広い視野角に渡って良好
なコントラスト比を有し、医療用診断装置のモニタとし
ても好適な液晶ディスプレイを実現できるコリメート板
およびこれを用いるバックライトシステムを提供する。【解決手段】透明な支持体と、支持体にその一部が接触
して固定される多数の光透過性の球体と、支持体と球体
との接触部およびその近傍からなる光透過部以外の領域
における光の通過を阻害する光通過阻害部とを有するコ
リメート板により、さらにコリメート板によって光学的
に密閉され、その内面が反射特性を有するハウジングと
を有するバックライトシステムにより、上記課題を解決
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、拡散光をコリメー
トするコリメート板およびこれを用いるバックライトシ
ステムの技術分野に属し、詳しくは、十分に集光された
コリメート光を得ることができ、液晶ディスプレイのバ
ックライトに特に好適に利用されるコリメート板および
これを用いるバックライトシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサやコンピュータ
のディスプレイとして、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Li
quid Crystal Display）の使用頻度が大幅に増大してい
る。また、ＬＣＤは、超音波診断装置、ＣＴ診断装置、
ＭＲＩ診断装置等の、従来は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tub
e)が主流であった医療用診断装置のモニタとしても利用
が検討されている。

【０００３】ＬＣＤは、小型化が容易である、薄い、軽
量である等、非常に多くの利点を有する反面、視野角特
性が悪く（視野角が狭く）、すなわち、見る方向や角度
によって画像のコントラスト比が急激に低下してしま
い、また、階調の反転も生じ、画像の見え方が異なる。
そのため、観察者の位置等によっては、画像を適正に観
察することができないという問題点がある。特に、前述
のような医療用の用途では、画像の濃淡で診断を行うの
で、コントラスト比の高い画像が要求される上に、画像
の非適正な認識は、誤診や診断結果の食い違い等の原因
となる。そのため、特に広い視野角にわたって、コント
ラスト比の高い表示画像が要求される。さらに、医療用
のモニタでは、表示画像は、通常はモノクロ（白黒）画
像であるため、視野角に依存する画像コントラストの低
下が激しく、より問題となる。

【０００４】また、広視野角のＬＣＤとして、ＩＰＳ(I
n-Plane Swiching) モード、ＭＶＡ(Multidomaoin Vert
ical Alignement)モード等のＬＣＤも知られてはいる
が、これらでも、モノクロ画像、特に医療用の用途に対
して、十分に広い視野角を確保するには至っていない。

【０００５】他方、広い視野角に渡って良好なコントラ
スト比の画像を得ることができるＬＣＤとして、バック
ライトとしてコリメート光（直進光）を用い（コリメー
トバックライト）、さらに、液晶パネルを通過した光
を、拡散板で拡散させる方法が知られている。ここで、
広視野角のＬＣＤを実現するためには、バックライト光
源から射出された拡散光を良好に集光して、十分にコリ
メートされた光を用いる必要があり、特に、前述の医療
用途にも十分な広視野角のＬＣＤを実現するためには、
光強度が５０％となる角度が±１５°以内のコリメート
光を用いるのが好ましい。

【０００６】通常、コリメート光は、集光シートを用い
て拡散光を集光することによって得られるが、従来の集
光シートでは、得られるコリメート光は、光強度が５０
％となる角度が±２０°程度であり、前述の医療用途の
ＬＣＤのバックライトに利用した際にも十分なコリメー
ト光を得ることは困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の問題点を解決し、優れた集光性能を有し、光
強度が５０％となる角度が±１５°以内のような、十分
に集光されたコリメート光を得ることができ、例えば、
液晶ディスプレイのバックライトのコリメータとして利
用することにより、広い視野角に渡って良好なコントラ
スト比を有し、医療用診断装置のモニタにも好適な液晶
ディスプレイを実現できるコリメート板およびこれを用
いるバックライトシステムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様は、透明な支持体と、前記支持
体にその一部が接触して固定される多数の光透過性の球
体と、前記支持体と球体との接触部およびその近傍から
なる光透過部以外の領域における光の通過を阻害する光
通過阻害部とを有することを特徴とするコリメート板を
提供する。

【０００９】ここで、前記支持体の表面における前記光
透過部の開口率が、３〜１０％であるのが好ましい。ま
た、前記光通過阻害部が、光拡散手段、光吸収手段およ
び光反射手段のいずれか１つであるのが好ましく、ま
た、前記光拡散手段は、前記球体を前記支持体に固定す
るバインダに、屈折率１．３以上の物質を分散してなる
ものであるのが好ましく、さらに、前記光拡散手段が、
前記光透過性の球体の平均粒径の半分の厚さで８０％以
上の反射率を有するのが好ましい。

【００１０】また、本発明の第２の態様は、上記第１の
態様のコリメート板と、このコリメート板によって光学
的に密閉され、その内面が反射特性を有するハウジング
とを有することを特徴とするバックライトシステムを提
供するものである。なお、ハウジングは、その内部に、
光源を有しているのはもちろんである。ここで、前記ハ
ウジングの内面の反射率が、８０％以上であるのが好ま
しい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るコリメート板および
これを用いるバックライトシステムを添付の図面に示す
好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。

【００１２】図１に、本発明の第１の態様のコリメート
板を用いる本発明の第２の態様のバックライトシステム
を利用する表示装置の一実施形態を概念的に示す。図１
に示される表示装置１０は、画像の表示手段として液晶
パネル１２を利用する、いわゆる液晶ディスプレイ（Li
quid Crystal display；以下、ＬＣＤとする）で、液晶
パネル１２と、液晶パネル１２を通過した画像を担持す
る光を拡散する光拡散板１６と、液晶パネル１２にコリ
メート光（直進光）を入射する、本発明のコリメート板
２０を利用するバックライト部１４とを有する。ここ
で、バックライト部１４は、本発明のバックライトシス
テムを適用したものである。また、液晶パネル１２に
は、これを駆動するドライバ（図示省略）が接続され、
さらに、表示装置１０には、公知のＬＣＤが有する各種
の部材が、必要に応じて配置される。本発明のコリメー
ト板２０およびこれを利用するバックライトシステムを
適用するバックライト部１４を備える本発明の表示装置
１０は、広い視野角にわたって高いコントラスト比を実
現できるので、医療用診断装置のモニタ等に好適に利用
可能である。

【００１３】本発明のコリメート板２０およびバックラ
イト部１４を利用する表示装置１０において、液晶パネ
ル１２は、所定の間隙を持って配置される透明な支持体
の間に液晶を充填して、透明電極を配し、このシートの
一面に検光板を、他面に偏光板を配置してなる、各種の
ＬＣＤに用いられる公知の液晶パネルでよい。従って、
液晶パネル１２は、カラーでもモノクロでもよく、ま
た、動作モードも、ＴＮ(Twisted Nematic) モード、Ｓ
ＴＮ(Super Twisted Nematic) モード、ＥＣＢ(Electri
cally Controlled Birefringence) モード、ＩＰＳモー
ド、ＭＶＡモード等の全ての動作モードが利用可能であ
る。中でも特に、ＴＮモードの液晶パネルは好適であ
る。ＴＮモードの液晶表示は、視野角特性が低いもの
の、ＩＰＳモードやＭＶＡモード等の高視野角なモード
に比べ、液晶パネルそのものの構成が簡単である。その
ため、高分解能とした際のバックライトの利用効率が高
く、高精細な画像表示を容易に行うことができる。さら
に、スイッチング素子やマトリクスにも限定はない。

【００１４】光拡散板１６にも特に限定はなく、公知の
光拡散板（光拡散シート）が各種利用可能である。好ま
しい光拡散板として、特開平５−３３３２０２号公報に
開示される、透明支持体と光拡散層との間に透明電子導
電層を有する光拡散板；同６−６７００３号公報に開
示される、透明支持体の一面に有機高分子バインダと有
機高分子粒子を含む光拡散板；同６−２３０２３０号
公報に開示される、透明支持体の一面に光拡散層を、他
面にバインダと重量平均粒子径が３μｍ〜２５μｍで一
部が突出する０．０００１重量％〜１重量％（対バイン
ダ）の有機ポリマー粒子とを含むバック層を、それぞれ
有する光拡散板；同７−５３０６号公報に開示され
る、透明支持体と光拡散層との間に側鎖にカチオン性第
四級アンモニウム塩基を有するイオン導電性樹脂の架橋
体の層を有する光拡散板；同７−１７４９０９号公報
に開示される、透明支持体の一面に有機高分子バインダ
と有機高分子粒子を含む拡散層を有し、バインダと粒子
の屈折率差が０．０５以下、粒子の重量平均粒子径が１
０μｍ〜２１μｍ、バインダと粒子の重量比が１．９〜
３．６、両者の塗布量が１０g/m²〜１７g/m²で、粒子の
サイズ分布の標準偏差が３．５μｍ以内である光拡散
板；等が例示される。なお、拡散板１６は、光通過領
域以外にはブラックマスクを有するのが好ましい。これ
により、外光の反射および拡散によって、観察画像のコ
ントラストを低下することを好適に防止することができ
る。

【００１５】バックライト部１４は、本発明のバックラ
イトシステムを構成する部分であって、図２に示すよう
に、液晶パネル１２の画像を表示するためのコリメート
光（直進光）を射出する、いわゆるコリメートバックラ
イトシステムであって、ハウジング１８と、ハウジング
１８内に配置される光源１９と、この光源１９から射出
された光を集光してコリメート光として射出する、本発
明のコリメート板２０とを有する。

【００１６】ここで、ハウジング１８は、図示例では、
コリメート板２０によって光学的に密閉される筐体であ
って、その内面、すなわちハウジング１８の内壁面１８
ａが光を反射する特性を有するものである。なお、ハウ
ジング１８の形状は、特に制限的ではなく、コリメート
板２０によって光密となる形状であれば、どのような形
状でもよい。また、ハウジング１８は、その内壁面１８
ａの反射率が、８０％以上であるのが好ましい。この理
由は、後述するように、８０％以上では、少なくとも通
常の液晶ディスプレイのバックライトの効率を上回るか
らである。もちろん、内面反射率は高いほうがよく、１
００％が理想であるが、反射率が高ければ高いほどハウ
ジング１８のコストも高くなるので、バックライトシス
テムに要求される性能およびコストに応じて適宜選択す
ればよい。また、ハウジング１８の内壁面１８ａに反射
特性を付与する方法や手段も特に制限的ではなく、従来
公知の方法、手段および部材を用いればよい。例えば、
後に詳述するが、アルミナ、硫酸バリウム、酸化チタン
および炭酸カルシウムの微粒子などの光拡散物質を各種
接着剤に分散させた光拡散体（バインダ２６）をハウジ
ング１８の内面に塗布してもよいし、アルミニウム（Ａ
ｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属薄膜をハウジング１８の内面
に蒸着させてもよい。また、ハウジング１８の材料に
も、特に制限はなく、一般的なプラスチックや金属でよ
い。

【００１７】本発明のコリメート板２０は、図３（Ａ）
および（Ｂ）に示すように、透明な支持体２２と、支持
体２２にその一部が接触した状態で固定される光透過性
の球体（以下、単にビーズとする）２４と、支持体２２
とビーズ２４との接触部およびその近傍からなる光透過
部２５を除く領域、すなわち光透過部２５以外の領域に
おける光の通過を阻害する光通過阻害部（以下、単に阻
害部という）２７とを有し、ビーズ２４側を液晶パネル
１２に向けて配置、保持される。そのため、図４（Ａ）
および（Ｂ）に概念的に示されるように、光源１９（図
２参照）から射出された拡散光は、阻害部２７の作用の
下、ビーズ２４と支持体２２との接触部およびその近傍
からなる光透過部２５（図３（Ｂ）参照）のみからビー
ズ２４に入射し、球形のビーズ２４によって屈折され
て、好適に集光されてコリメート光とされる。従って、
本発明のコリメート板２０によれば、光強度が５０％と
なる角度が±１５°以内であるような、十分に集光され
たコリメート光を得ることができるとともに、拡散光の
通過を防止することができるので、本発明のコリメート
板２０を利用することにより、広い視野角において良好
なコントラスト比が得られる表示装置（ＬＣＤ）１０を
実現することができる。

【００１８】バックライト部１４の光源１９としては、
指向性がなく、ランダムな方向へ光が射出される光源で
あれば、特に限定はないが、表示装置１０の用途に応じ
て、バックライト光源として十分な光量の光を射出でき
るものであれば、公知のＬＣＤに利用されている蛍光灯
等のバックライト光源が各種利用可能である。

【００１９】図４（Ａ）に、本発明のコリメート板の一
実施形態を概念的に示す。コリメート板２０ａは、光透
過性の、すなわち透明なシート状支持体（以下、単に支
持シートという）２２と、支持シート２２に一部を接触
して固定されるビーズ２４と、ビーズ２４を固定するバ
インダ２６とを有する。ここで、図示例においては、バ
インダ２６が阻害部２７として作用するものであり、バ
インダ２６には、光拡散物質が分散されており、すなわ
ちバインダ２６は光拡散体として作用する。

【００２０】光拡散物質は、一般的に、入射した光を減
衰することなく、ほぼ１００％反射する。そのため、ビ
ーズ２４ではなく、光拡散体であるバインダ２６に入射
した光は、バインダ２６の表面や内部で、光拡散物質に
よってほぼ減衰することなく反射されて、ハウジング１
８内に戻され、さらに、ハウジング１８の内壁面１８ａ
で反射されて、再度コリメート板２０ａに入射すること
を繰り返す。従って、本態様によれば、光源１９から射
出された光を極めて効率良く利用することができ、高効
率なバックライト部１４を実現することができる。

【００２１】支持シート２２には特に限定はなく、十分
な光透過性を有し、かつ、用途に応じた十分な機械的強
度を有するものであれば、各種の材料が利用可能であ
る。具体的には、各種のガラス、ポリエステル、ポリオ
レフィン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリスチレン、
ポリエステルアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレ
ンスルフィド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニ
ル、ポリメタクリル酸エステルなどの各種の樹脂材料が
好適に例示される。なお、図示例のコリメート板２０ａ
を初めとして、本発明のコリメート板は、剛性を有する
板状であってもよく、可撓性を有するシート状あるいは
フィルム状であってもよいので、要求される機械的強度
や用途によって、支持シート２２の材料や厚さ等を選択
してもよい。

【００２２】ビーズ２４は、光透過性の（略）球体で、
一部を支持シート２２に接触させた状態で、バインダ２
６によって支持シート２２に固定される。ビーズ２４の
材料には、特に限定はなく、透明であれば各種の材料が
利用可能であり、例えば、前述の支持シート材２２の材
料が各種例示され、特に、光学特性が良好である等の点
で、（メタ）アクリル系の樹脂やガラスが好適に利用さ
れる。

【００２３】バインダ２６に用いられる接着剤には特に
限定はなく、ビーズ２４を支持シート２２に固定できる
ものであれば、各種の接着剤が利用可能であり、例え
ば、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、
塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合
体、（メタ）アクリル酸エステル樹脂、ブチラール樹
脂、シリコン樹脂、ポリエステル、フッ化ビニリデン樹
脂、ニトロセルロース樹脂、ポリスチレン、スチレン−
アクリル共重合体、ウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、塩化ポリエチレン、ロジン誘導体、および
これらの混合物が好適に例示される。特に、アクリル系
の樹脂およびシリコン樹脂は、好適に利用される。

【００２４】前述のように、バインダ２６には光拡散物
質が分散されており、これによりバインダ２６は光拡散
体として作用する。光拡散物質には特に限定はないが、
好ましくは、屈折率１．３以上の物質が好ましい。これ
により、接着剤と光拡散物質との屈折率差を確保して、
減衰の少ない、効率のよい光拡散（反射）を行うことが
できる。

【００２５】特に、アルミナ(Al₂O₃) 、硫酸バリウム(B
aSO₄) 、酸化チタン(TiO₂)、および炭酸カルシウム(CaC
O₃) の微粒子は、好適に利用される。これらの微粒子
は、（略）球形ではなく、表面に多数の凹凸を有する。
そのため、接触している微粒子の間に間隙が形成され、
かつ、この間隙にはバインダが流れ込まず、空気が存在
する領域が多々生じる。上記微粒子の屈折率は１．７程
度のため、バインダ２６内の多くの領域で、屈折率が１
である空気との間で大きな屈折率の差を確保することが
でき、従って、バインダ２６内での光の減衰を大幅に低
減した、高効率の拡散（反射）を行うことができる。

【００２６】特に、バインダ２６内における空気とそれ
以外（接着剤および微粒子）との体積比を、「空気：そ
れ以外」の比で１：４〜３：２とすることにより、接着
力や反射効率等の点で好適な結果を得ることができる。
なお、上記体積比は、例えば、接着剤と微粒子の重量比
の調整等によって達成することができる。

【００２７】光拡散物質のサイズには特に限定はない
が、０．２μｍ〜１．２μｍの微粒子が好適である。ま
た、接着剤との量比にも特に限定はないが、コリメート
板２０ａの光通過の阻害、接着力、反射効率等の点で、
「接着剤：光拡散物質」の重量比で、５：１〜５０：１
とするのが好ましい。

【００２８】ここで、本発明のコリメート板２０におい
て、阻害部２７として光拡散体を用いる態様において
は、より高効率なコリメート光の射出を行うために、図
５に概念的に示されるように、ビーズ２４の平均粒径ｄ
_avの半分の厚さで，拡散体（図示例ではバインダ２６）
の反射率［出射光Ｉ_o／入射光Ｉ_i］が、８０％以上で
あるのが好ましい。［Ｉ_o／Ｉ_i］＞８０％（at d_av/2) 従って、これを実現するように、接着剤と光拡散物質の
量比、材料、光拡散物質のサイズ等を、適宜選択するの
が好ましい。

【００２９】光拡散物質がアルミナ等である場合には、
８０％の反射率は、ほぼ２０μｍの厚さで得ることがで
きる。そのため、ビーズ２４の平均粒径ｄ_avは４０μｍ
以上とするのが好ましい。また、ビーズ２４のサイズが
大き過ぎると、ビーズ２４の形が画像に対するノイズと
なってしまうので、経験的に、ビーズ２４のサイズは５
mm以下とするのが好ましい。従って、ビーズ２４の平均
粒径ｄ_avは、４０μｍ〜５mm、特に、１００μｍ〜２mm
とするのが好ましい。

【００３０】このようなコリメート板２０ａの作製方法
には特に限定はないが、例えば、バインダ２６にビーズ
２４を分散して塗料を調製し、この塗料を支持シート２
２に塗布して乾燥（硬化）してもよく、あるいは、バイ
ンダ２６を支持シート２２に塗布し、その上にビーズ２
４を全面的に散布して、その後、バインダ２６を乾燥し
てもよい。

【００３１】なお、本発明においては、好適なコリメー
ト光を得るためには、ビーズ２４を支持シート２２に対
して全面的に均一に固定できると共に、ビーズ２４が光
拡散体に埋没しないように、好ましくは全てのビーズ２
４が半分以上光拡散体から露出するように、バインダ２
６の量を調整する必要がある。また、必要に応じてビー
ズ２４を押圧して、あるいは重力で沈降させて、ビーズ
２４を支持シート２２に接触させた後に、バインダ２６
の接着剤を乾燥してもよい。

【００３２】以上の例では、バインダ２６に光拡散物質
を分散することにより、バインダ２６を光拡散体として
作用させて阻害部２７とし、バックライト部１４の光源
１９からの拡散光をビーズ２４と支持シート２２との接
触部およびその近傍からなる光透過部２５のみからビー
ズ２４に入射しているが、本発明は、これに限定はされ
ず、阻害部２７として、ビーズ２４と支持シート２２と
の接触部およびその近傍からなる光透過部２５以外にブ
ラックマスクを形成することにより、前記拡散光の入射
を実現してもよい。

【００３３】例えば、上述の例であれば、光拡散物質に
変えて、カーボンブラック等の光吸収剤を接着剤に分散
させて、バインダ２６を調製することにより、バインダ
２６をブラックマスクとして、光源からの拡散光をビー
ズ２４と支持シート２２との接触部およびその近傍から
なる光透過部２５のみからビーズ２４に入射せしめるブ
ラックマスクを有するコリメート板を作製することがで
きる。本態様によれば、若干効率は低下するものの、や
はり、ビーズ２４によって好適に集光されたコリメート
光を得ることができる。

【００３４】また、本発明のコリメート板において、ブ
ラックマスクを用いる実施態様としては、図４（Ｂ）に
示されるコリメート板２０ｂのように、露光部が現像に
よっても非発色（すなわちポジ）の感光性熱現像材料や
感熱アブレーション材料を用いて、ビーズ２４と支持シ
ート２２との接触部およびその近傍からなる光透過部２
５以外に、阻害部２７となるブラックマスク２８を形成
してもよい。図４（Ｂ）に示されるように、本例におい
ても、ビーズ２４と支持シート２２との接触部およびそ
の近傍からなる光透過部２５のみからビーズ２４に拡散
光を入射して、好適に集光されたコリメート光を得るこ
とができる。

【００３５】なお、図４（Ｂ）に示されるコリメート板
２０ｂ、および後述する図４（Ｃ）に示されるコリメー
ト板２０ｃは、多くの構成要素が図４（Ａ）に示される
コリメート板２０ａと共通であるので、同じ構成要素に
は同じ符号を付し、以下においては、その詳細な説明は
省略し、異なる部分を主に説明を行う。

【００３６】ポジの感光性熱現像材料（以下、発色材と
する）とは、露光によって露光部が現像後も非発色とな
り、その後の加熱により、非露光部のみが発色する材料
である。好ましい一例として、電子供与性の無色染料を
内包する熱応答性マイクロカプセル、同一分子内に電子
受容部と重合性ビニルモノマー部とを有する化合物、お
よび光重合開始剤を含む発色材が例示される。この発色
材においては、前記化合物および光重合開始剤は、熱応
答性マイクロカプセルの外に存在する。この発色材は、
露光により、熱応答性マイクロカプセルの外にある組成
物が硬化し、加熱によって、移動性を有する電子受容部
と重合性ビニルモノマー部とを有する化合物もしくは電
子受容性化合物が発色材内を移動して、マイクロカプセ
ル内の電子供与性の無色染料を発色させて、ポジ画像を
形成する。この発色材は、特開平１０−２２６１７４号
公報に詳述されている。また、これ以外にも、ポジ材料
であれば、特開平３−８７８２７号や同４−２１１２５
２号公報に開示される感光性熱現像材料も好適に利用可
能である。

【００３７】一方、感熱アブレーション材料とは、加熱
によってアブレーション（解離、遊離等）を生じ、除去
される材料であり、本発明においては、光吸収性の層、
好ましくは、黒色の層を形成でき、かつ光による加熱に
よって良好にアブレーションを生じるものであれば各種
の材料が利用可能である。具体的には、英国特許出願公
開第２，０８３，７２６号明細書に記載される発色層に
色素と光吸収物質とを含有し加熱によって色素を蒸発さ
せる材料、米国特許第５，４２９，９０９号明細書に記
載される画像色素と赤外吸収物質とバインダとを含む発
色層を有する材料、さらに、特開平９−１０４１７３号
および同９−１０４１７４号の各公報に記載されるニト
ロセルロース、酢酸プロピオンセルロース、酢酸セルロ
ース等の樹脂材料、カーボンブラック等の赤外吸収物
質、あるいはさらに発泡剤（アジド等）、促進剤（４，
４´−ジアジドベンゾフェノンおよび２，６−ジ（４−
アジドベンザル）−４−メチルシクロヘキサノン）等）
のようなアブレーションエンハンサー等を含有する材料
等が例示される。

【００３８】このようなコリメート板２０ｂは、以下の
ようにして作製できる。まず、支持シート２２に、前記
発色材もしくは感熱アブレーション材料を必要に応じて
溶媒に溶解もしくは分散して塗布し、乾燥させ、これら
の材料からなる層（以下、材料層とする）を形成する。
次いで、この材料層の上に、ビーズ２４を固定する。例
えば、ビーズ２４をバインダに分散した塗料を塗布し、
あるいは、バインダを塗布した後、ビーズ２４を全面的
に散布し、バインダを乾燥させて、ビーズ２４を固定す
る。なお、ビーズ２４の固定に先立ち、前述の例と同様
に押圧や沈降によってビーズ２４と材料層とを接触させ
てもよい。

【００３９】ビーズ２４を固定したら、ビーズ２４側か
らコリメート光、好ましくはバックライト部１４が射出
するのと同様のコリメート光を入射する。これにより、
ビーズ２４に入射した光が屈折されて、この光は（加え
て、ビーズ２４に入射しない光も）材料層に入射する。
これにより、ビーズ２４の屈折力によって、ビーズ２４
と材料層との接触部およびその近傍からなる光透過部２
５のみが露光され、光透過部２５以外の阻害部２７とな
る領域は露光されない。これは、ビーズ２４に入射した
光は、ビーズ２４によって光透過部２５に集光されるの
で、光透過部２５にある発色材や感熱アブレーション材
料などの材料層を露光できるが、光透過部２５以外の材
料層に入射する光は、ビーズ２４によって集光されてい
ないために、光透過部２５以外の材料層を良く露光でき
ないからである。なお、本態様によっては、ビーズ２４
と支持シート２２との間にも材料層（ブラックマスク２
８）が存在し、ビーズ２４と支持シート２２とが直接接
触しない場合があるが、材料層を薄く形成すれば、光学
的には無視することができる。

【００４０】材料層を発色材で形成する実施態様におい
ては、ビーズ２４を通過した光によって、その領域が露
光される。すなわち、材料層の光透過領域（光透過部２
５）のみが露光され、非発色となる。次いで、材料層を
加熱現像することにより、未露光部分のみが発色し、阻
害部２７として機能するブラックマスク２８となる。こ
の熱現像で発色するのは、前述のように、ビーズ２４に
よって屈折された光が通過する、ビーズ２４と材料層と
の接触部およびその近傍からなる光透過部２５以外のみ
であるので、ブラックマスク２８は、光通過阻害部２７
として光透過部２５以外の領域からビーズ２４に光が入
射するのを、好適に防止することができる。

【００４１】他方、感熱アブレーション材料を用いる実
施態様においては、同様に、ビーズ２４によって屈折さ
れた光等が、ビーズ２４と材料層との接触部およびその
近傍からなる光透過部２５のみの感熱アブレーション材
料を加熱し、その領域の感熱アブレーション材料がアブ
レーションによって除去され、阻害部２７となる光が通
過しない領域のみ、アブレーション材料が残る。従っ
て、前述の発色材を用いる態様と同様に、ビーズ２４と
材料層との接触部近傍からなる光透過部２５以外からの
ビーズ２４への光の入射を阻害する阻害層２７となるブ
ラックマスク２８が形成される。

【００４２】図４（Ｃ）に、本発明のコリメート板の別
の例の概念図を示す。このコリメート板２０ｃは、前記
ブラックマスク２８に変えて、ビーズ２４と支持シート
２２との接触部およびその近傍からなる光透過部２５以
外に、阻害部２７として、入射した拡散光をハウジング
１８に反射する光反射手段、図示例においては、金属薄
膜３０を、支持シート２２に形成した例である。従っ
て、本態様も、ビーズ２４と支持シート２２との接触部
およびその近傍からなる光透過部２５のみからビーズ２
４に拡散光を入射して、好適なコリメート光を射出でき
ると共に、前述のバインダ２６を阻害部２７としての光
拡散体とする態様と同様に、バックライト部１４の光源
１９から射出された光を、無駄なく利用して、高効率な
コリメート光の射出を行うことができる。

【００４３】ビーズ２４と支持シート２２との接触部お
よびその近傍からなる光透過部２５以外に、アルミニウ
ム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属薄膜３０を形成する方
法には特に限定はなく、各種の方法が利用可能である
が、一例として、薄膜の金属を用いる方法が例示され
る。金属薄膜にビーズ２４側からレーザ等の高出力のコ
リメート光を照射すると、ビーズ２４との接触部で光が
絞られ、高熱を発生する。この熱によって金属が溶融
し、表面張力で球状に凝集する。凝集した金属のまわり
は、金属薄膜が溶けてなくなり、光透過性となり、光透
過部２５が形成される。一方、溶融しなかった残りの金
属薄膜は、光通過阻害部２７として機能する。

【００４４】また、これ以外にも、印刷等の金属厚膜形
成技術や、スパッタリングやフォトリソグラフィー等の
金属薄膜形成技術を用い、使用するビーズ２４のサイズ
に応じた開口を多数有する、金属薄膜のアパーチャグリ
ルのようなものを支持シート２２に形成し、ビーズ２４
を散布する等の方法で、アパーチャにビーズ２４を収容
して、バインダ等を用いてビーズを固定してもよい。こ
のようにして、本発明のコリメータ板２０を作製するこ
とができる。

【００４５】こうして作製された本発明のコリメータ板
２０においては、支持シート２２の全表面における光透
過部２５の開口率が、３〜１０％であるのが好ましい。
ここで、光透過部２５の開口率（Ｒ₀）とは、下記式で
示され、図２（Ｂ）に示すように、支持シート２２の表
面の全面積（Ｓ₀）、すなわち全ての光透過部２５の合
計面積（Σｓ）と光通過阻害部２７の全面積（Ｓ_i）と
の合計面積（Ｓ ₀）に対する全ての光透過部２５の合計
面積（Σｓ）の割合を表す。すなわち、光透過部２５の
開口率（Ｒ₀）は、下記式で示される。Ｒ₀＝Σｓ／Ｓ₀ Ｓ₀＝Σｓ＋Ｓ_i

【００４６】本発明において、光透過部２５の開口率を
３〜１０％に限定するのは、以下の理由による。開口率
が３％未満では、コリメート板を透過する光の効率が悪
く、バックライトとして必要な明るさを得ることが困難
になるからである。一方、開口率が１０％超では、コリ
メート板を透過する光の効率はよいが、コリメートされ
た光の割合が小さくなって良くないからである、すなわ
ち斜めの光も入射するため、コリメート板を光強度が５
０％となる角度が±１５°以内、すなわち絶対値で１５
°以下に十分に集光されたコリメート光となって出射し
きれず、コリメート性が悪く、その結果十分に集光され
たコリメート光を得ることができず、バックライトとし
ての適正を欠くことになるからである。

【００４７】ところで、図３（Ａ）および（Ｂ）に示す
コリメート板２０を用いて作製した図２に示すようなバ
ックライト部１４において、光透過部２５の開口率が３
％、コリメート板２０の反射率が８０％、およびハウジ
ング１８の内壁面１８ａの反射率が８０％である時の光
の利用効率ηは、以下のようにして計算することができ
る。まず、光源１９から射出された光の０．０３（３
％）が直接光透過部２５から射出され、残りの（１−
０．０３）（９７％）の光がコリメート板２０において
反射率０．８（８０％）で反射されて、ハウジング１８
内に戻り、その内壁面１８ａにおいて反射率８０％で反
さされた後に、その０．０３が光透過部２５から射出さ
れる。残りは同様にして、コリメート板２０およびハウ
ジング１８の内壁面１８ａで反射した後、光透過部２５
から射出されることを繰り返すものであるとする。

【００４８】これは、以下のような計算式で表すことが
できる。 η＝０．０３＋０．０３×（１−０．０３）×０．８×０．８＋０．０３×（１−０．０３）²×０．８²×０．８² ＋０．０３×（１−０．０３）³×０．８³×０．８³ ＋ ……… ≒０．０３／｛１−（１−０．０３）×０．８×０．８｝ ≒０．０７９このようにして計算された光利用効率ηの値の７．９％
（０．０７９）は、通常の液晶ディスプレイのバックラ
イトの利用効率が５〜６％であることを考慮すると、十
分に使用可能な値である。

【００４９】なお、光透過部２５の開口率が５％、コリ
メート板２０の反射率が９５％、およびハウジング１８
の内壁面１８ａの反射率が９５％であるバックライト部
１４の光利用効率ηは、以下のように計算でき、その結
果は３５％となる。 η≒０．０５／｛１−（１−０．０５）×０．９５×０．９５｝ ≒０．３５このような３５％の値は、バックライトの光利用効率η
として極めて有効である。

【００５０】以上、本発明のコリメート板およびこれを
用いるバックライトシステムについて種々の実施形態を
挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々
の改良や設計の変更を行ってもよいのは、もちろんであ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
コリメート板およびこれを利用するバックライトシステ
ムによれば、優れた光集光特性を有し、光強度が５０％
となる角度が±１５°以内であるような十分に集光され
たコリメート光を得ることができる。従って、本発明の
コリメート板を、例えば、液晶ディスプレイのバックラ
イト装置のコリメータとして利用することにより、ま
た、本発明のバックライトシステムを液晶ディスプレイ
のバックライト装置に適用することにより、良好なコリ
メート光を液晶パネルに入射して、広い視野角に渡って
良好なコントラスト比を有し、医療用の用途にも好適な
液晶ディスプレイを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコリメート板およびこれを用いるバ
ックライトシステムを利用する表示装置の一実施形態を
概念的に示す分解斜視図である。

【図２】本発明のコリメート板を用いる本発明のバッ
クライトシステムの一実施形態を概念的に示す断面模式
図である。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明の
コリメート板の一実施形態を概念的に示す断面模式図お
よび底面模式図である。

【図４】（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、
本発明のコリメート板の一実施形態を概念的に示す断面
模式図である。

【図５】本発明のコリメート板の好ましい一実施形態
を説明するための概念的断面模式図である。

【符号の説明】

１０表示装置１２液晶パネル１４バックライト部１８ハウジング１８ａ内壁面１９光源２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃコリメート板２２支持体（支持シート）２４ビーズ２５光透過部２６バインダ（光拡散体）２７光通過阻害部２８ブラックマスク３０金属薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な支持体と、前記支持体にその一部が
接触して固定される多数の光透過性の球体と、前記支持
体と球体との接触部およびその近傍からなる光透過部以
外の領域における光の通過を阻害する光通過阻害部とを
有することを特徴とするコリメート板。
【請求項２】前記支持体の表面における前記光透過部の
開口率が、３〜１０％である請求項１に記載のコリメー
ト板。
【請求項３】前記光通過阻害部が、光拡散手段、光吸収
手段および光反射手段のいずれか１つである請求項１ま
たは２に記載のコリメート板。
【請求項４】前記光拡散手段は、前記球体を前記支持体
に固定するバインダに、屈折率１．３以上の物質を分散
してなるものである請求項３に記載のコリメート板。
【請求項５】前記光拡散手段が、前記光透過性の球体の
平均粒径の半分の厚さで８０％以上の反射率を有する請
求項３または４に記載のコリメート板。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のコリメー
ト板と、このコリメート板によって光学的に密閉され、
その内面が反射特性を有するハウジングとを有すること
を特徴とするバックライトシステム。
【請求項７】前記ハウジングの内面の反射率が、８０％
以上である請求項６に記載のバックライトシステム。