JP2003107247A

JP2003107247A - 導光板および面状照明装置

Info

Publication number: JP2003107247A
Application number: JP2001304428A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhisa Hosokawa; 哲央細川; Toshio Ito; 敏男伊藤; Masato Yamada; 真人山田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＥＤ等の光源を用いた面状照明装置におけ
る導光板の輝度ムラを抑制する。【解決手段】導光板２の下面に複数の溝９を形成す
る。溝９は光線の進行方向に対して斜め方向で相互に交
差するよう形成される。さらに、各溝９は、光源３，４
から離れるにつれて深くなるように構成されている。ま
た、各溝９は、光源３，４から離れるにつれて溝幅が大
きくなるように構成されている。また、複数の溝９の間
隔が光源３，４から離れるにつれて小さくなるように構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型液晶表示装
置等における表示パネルを照射する面状照明装置を構成
する導光板に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の導光板を使用したバックラ
イト装置の概略構造を示す要部側断面図である。同図に
示すように、従来の導光板を使用したバックライト装置
は、導光板３０、蛍光ランプ３１、蛍光ランプ３１から
導光板３０に直接入射する以外の光を効率よく導光板３
０に導くためのリフレクタ３２、拡散反射シート３３か
ら構成されている。

【０００３】導光板３０の材質は透明なアクリル樹脂で
あり、また、入射面３４から離れるにしたがって、下面
３５が出射面３６側へ接近するようなクサビ形状の断面
となっている。導光板３０の下面３５側、入射面３４及
び反対側の端面である先端面３７側には、拡散反射シー
ト３３が設けられている。下面３５には、所定の分布で
凹凸形状が形成されており、同図に示すように、紙面に
垂直な方向（蛍光ランプ３１の長手方向）において、夫
々が互いに平行な断面Ｖ字状の溝３８が複数形成されて
いる。

【０００４】図７は導光板３０及び蛍光ランプ３１を簡
略して示した要部平面図である。同図では、導光板３０
内の溝３８を夫々の中心線のみで簡略的に表記してい
る。そして同図に示すように、光源である蛍光ランプ３
１に近い入射面３４と平行な溝３８同士の間隔が、入射
面３４側から先端面３７側に向かうにつれて徐々に狭く
（疎から密）なるように形成されている。即ち、この溝
３８は、蛍光ランプ３１からの光が出射面３６よりムラ
なく出射されるように設けられたものである。

【０００５】上記の例では、光源として線状の光源であ
る蛍光ランプが用いられていたが、近年、携帯型端末機
等に用いられるバックライト装置では、低消費電力、小
型・軽量化のため、光源としてＬＥＤが用いられること
が多くなっている。ＬＥＤは蛍光ランプに比べて発光面
積の小さい略点状の光源であり、このような光源を用い
た場合、導光板出射面の輝度むらが出やすいという欠点
がある。

【０００６】例えば、図８に示す通りである。図８は、
導光板３９と光源である２個のＬＥＤ４０，４１とを出
射面側から見た状態を示している。導光板３９内の斜線
部は比較的暗い部分を示している。この部分は、導光板
入射面に近く、かつＬＥＤ正面以外の位置である。つま
り図のようにＬＥＤ発光部４２，４３の間４４およびコ
ーナー部４５，４６が、ＬＥＤ正面に比べて暗くなるこ
とが多い。これが問題となる輝度むらである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の例では、光源と
して線状の光源である蛍光ランプが用いられていたが、
近年、携帯型端末機等に用いられるバックライト装置で
は、低消費電力化、小型・軽量化のため、光源としてＬ
ＥＤが用いられることが多くなっている。しかしなが
ら、ＬＥＤは蛍光ランプに比べて発光面積の小さい略点
状の光源であり、このような光源を用いた場合、導光板
出射面での輝度ムラが生じやすいという欠点があった。

【０００８】図８において、導光板３９内の無地の部分
は各ＬＥＤ発光部４２，４３の光が行き届いて明るい部
分であり、一方、導光板３９内の斜線部は比較的暗い部
分を示している。このように、点光源であるＬＥＤを用
いると、ＬＥＤ正面の間４４およびコーナー部４５，４
６に暗部が発生して輝度ムラとなる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の導光板は、光
が入射する側面と、入射された光を面状に展開して出射
する表面と、この表面と対向する裏面と、この裏面に入
射した光の光線の進行方向に対して斜め方向で相互に交
差する複数の溝とを備え、前記複数の溝は、側面の近く
に存在する溝から側面より離れた位置に存在する溝に向
かって溝幅が大きくなるように構成されていることを特
徴とする。

【００１０】請求項２の導光板は、請求項１の発明にお
いて、前記溝の深さが、側面から離れるにつれて深くな
るように構成されていることを特徴とする。請求項３の
導光板は、請求項１または２の発明において、前記複数
の溝の間隔が、側面から離れた任意の位置から小さくな
るように構成されていることを特徴とする。

【００１１】請求項４の面状照明装置は、請求項１〜３
のいずれかの発明の導光板を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
一実施形態について詳述する。（第１の実施形態）図１は、第１の実施形態におけるバ
ックライト装置１の要部平面図である。バックライト装
置１は、板状の導光板２および光源である２つのＬＥＤ
３，ＬＥＤ４から構成されている。

【００１３】２つのＬＥＤ発光部５，６を各々含む光源
であるＬＥＤ３，４は、導光板２の側面に平行に設けら
れており、導光板２においては、ＬＥＤ３，４に近い面
が入射面７であり、逆に、ＬＥＤ３，４に対して遠い面
が先端面８である。導光板２の表面には、直線の溝９
が、入射した光の主光線の進行方向に対して斜め方向で
相互に交差するように複数本形成されている。この場
合、主光線とは光が最も強く放射される方向の光のこと
を意味し、本第１実施形態では、光源から導光板の先端
面に垂直に向かう光線が該当する。なお、図１では、図
７の場合と同様に、複数の溝９を夫々の中心線のみで簡
略的に表記している。

【００１４】図２は、図１のバックライト装置における
Ａ−Ｂ間の側断面図である。溝９の断面形状は、同図に
示すように三角形で、光源４側に斜面を設けることによ
り、光源４側からの光を反射する面を大きく保ってい
る。また、溝９の先端面８側の面を導光板２の下面１２
から略直角に立ち上がるように形成することで、光源４
側からの光によって先端面８側にできる斜面自身の影の
部分を小さくなるようにしている。

【００１５】導光板２の下面１２には、入射面７から先
端面８に向かって徐々に溝幅が大きくなる第１の溝パタ
ーン９Aを設け、入射面７から先端面８までの距離の２
／５から４／５離れた位置から始まる第２の溝パターン
９Bを第１の溝パターン９Aの溝間にそれぞれ位置するよ
う設ける。同図に示すように、導光板２の下面１２にお
ける第１の溝パターン９Aおよび第２の溝パターン９B
は、それぞれ光源であるＬＥＤ４に近い入射面７から反
対の先端面８に近づくにつれ徐々に溝幅が大きくなって
いる。これは、光源４から遠くなるにつれて、光の量が
少なくなるため、溝９上の光を反射する面の面積を増や
し、より多くの出射光を得るためである。

【００１６】また、導光板２の下面１２には、入射面７
から先端面８までの距離の１／２離れた位置から第２の
溝パターン９Bが設けられているので、この位置から溝
９の互いの間隔は小さくなっている。上記のように、先
端面８側において、溝９の数を増やし、溝９の間隔を小
さくすることにより、先端面８側でより多くの光を反射
し、出射光を得ることができる。また、第１の溝パター
ン９Aの他に、任意の位置から第２の溝パターン９Bを設
けることにより、溝の反射面面積率の直線的な変化を変
えることができ、出射光の輝度分布のムラをなくすこと
ができる。

【００１７】図３は光線の進行方向の変化について、よ
り詳細に説明するための図である。同図において、Ａは
光源の主たる光線の中心軸であり、Ｂは導光板の水平面
内を中心軸Ａに対して角度αをなして進行する光線を表
している。この光線Ｂは、中心軸Ａに対して角度βをな
す溝Ｃで反射して進行方向を変え、光線Ｄとなる。ここ
で、反射する点Ｏにおいて、溝Ｃに対して立てた法線Ｅ
と反射する前の光線Ｂとのなす角をγとする。この時、
同図に示すように、光線Ｂが反射して進行方向を変えた
光線Ｄと法線Ｅとの間の角度もγとなる。

【００１８】さらに、点Ｏを通り中心軸Ａと平行な線を
Ｆとし、また、この線Ｆと光線Ｄとのなす角をδとす
る。この時、幾何学的な関係から下記の式が成り立つ。 δ＝２β―α この式より、ある点に進行する光線の角度αが決まって
いる場合、溝で反射する光線の方向を決める角度δは、
溝の方向を示す角度βの設定によって適宜決めることが
できることがわかる。

【００１９】上記構造における光の進行を図１を用いて
説明する。光源３，４が発光すると、その光線は導光板
２の入射面７から内部に入射し、溝９に当たって光路変
換され、光線の中心軸１０，１１に対して四方に広が
り、導光板２の上方に出射する。さらに、光線が導光板
２上に設けられた液晶パネルに反射すると、再び導光板
２に入射する。この場合において、導光板２の溝９が導
光板２の四辺に対して斜め方向で相互に交差するように
設けられているので、光線が収束されピーク輝度が上昇
する。

【００２０】すなわち、光の収束は溝９に対する垂直成
分のみであるが、本構成のように溝９が交差して付加さ
れていると、溝９のすべてが垂直成分になるので、図１
におけるＣ，Ｄ両方向成分ともに光線が収束され、ピー
ク輝度が上昇する。以上の通り、本第１の実施形態の導
光板２は、以下の作用・効果を奏するものである。

【００２１】（１）複数の溝９Ａを、光源４の近くに存
在する溝９Ａから光源４より離れた位置に存在する溝に
向かって溝幅が大きくなるように構成することにより、
光源４側で光が出射面１３より出射することを抑え、先
端面８側まで進行する光の量を保ち、この光線を有効に
活用することができる。その結果、導光板２全体にわた
って輝度ムラを抑制すると共に、導光板２の輝度上昇を
図ることができる。

【００２２】さらに、複数の溝９Ｂを先端面に向かって
溝幅が大きくなるように構成することにより、更なる導
光板２の輝度上昇を図ることができる。（２）第１の溝パターン９Ａの他に、光源４から離れた
任意の位置から第２の溝パターン９Ｂを設け、複数の溝
９の間隔を小さくなるように構成することにより、光源
４側から離れたところの光を効率的に反射し、出射面１
３より出射することができ、導光板２全体の輝度上昇を
図ることができる。

【００２３】（３）導光板２の溝９が導光板２の四辺に
対して斜め方向で相互に交差するように設けることによ
り、光線が収束されピーク輝度が上昇するため、導光板
２全体の輝度上昇を図ることができる。（４）溝９の断面形状を三角形とし、光源４側に斜面を
設け、かつ、溝９の先端面８側の面を導光板２の下面１
２から略直角に立ち上がるように形成することにより、
光源４側からの光を反射する面を大きく、かつ、光源４
側からの光によって先端面８側にできる斜面自身の影の
部分を小さくなるようにしている。その結果、光源４か
らの光を効率的に反射し、出射面１３から出射すること
ができ、導光板２全体の輝度上昇を図ることができる。

【００２４】（第２の実施形態）図４は、第２の実施形
態におけるバックライト装置１４の要部側断面図であ
る。なお、図４は、図２の場合と同様の切り口における
断面図となっている。第１の実施形態では、複数の溝９
は、第１の溝パターン９Aの他に、任意の位置から始ま
る第２の溝パターン９Bから構成されていたが、第２の
実施形態では、複数の溝１７は第１の溝パターンのみで
構成されている。

【００２５】同図に示すように、導光板１５の下面１６
における溝１７は、光源であるＬＥＤ１８に近い入射面
１９から反対の先端面２０に近づくにつれ徐々に深くな
っており、幅も大きくなっている。これは、光源１８か
ら遠くなるにつれて、光の量が少なくなるため、溝１７
上の反射面面積を増やし、より多くの出射光を得るため
である。なお、先端面２０に最も近い部分の溝１７Bの
深さは、深くても導光板の厚さの１／２までが望まし
い。

【００２６】隣接する複数の溝１７は、図４で示すよう
に、深さと幅がそれぞれ異なり、徐々に大きくなるよう
に構成する。入射面１９に最も近い溝１７Ａは、略平坦
であり、深さも殆どなく、かつ幅も小さい形状としてい
る。これは、光源１８に近い方の溝１７Ａが、隣接する
溝１７Ｃより深くかつ幅が大きいと、光源１８側で光の
多くが出射面２１より出射されてしまい、先端面２０側
まで進行する光の量が少なくなって先端面２０側が暗く
なるためである。

【００２７】また、図５で示すように、溝２２を任意の
数の１単位として、溝群２２A、溝群２２Bのように、複
数の溝毎に徐々に幅と深さが大きくなるように構成して
もよい。以上の通り、本第２の実施形態の導光板１５
は、以下の作用・効果を奏するものである。

【００２８】（５）複数の溝１７を、光源１８の近くに
存在する溝１７Ａから光源１８より離れた位置に存在す
る溝に向かって溝幅が大きくなるように構成することに
より、光源１８側で光が出射面２１より出射することを
抑え、先端面２０側まで進行する光の量を保ち、この光
線を有効に活用することができる。その結果、導光板１
５全体にわたって輝度ムラを抑制すると共に、導光板１
５の輝度上昇を図ることができる。

【００２９】（６）上記（５）の作用・効果に加えて、
溝１７の深さを、光源１８から離れるにつれて深くなる
ように構成することにより、光源１８側で光が出射面２
１より出射することを抑え、先端面２０側まで進行する
光の量を保ち、この光線を有効に活用することができ
る。その結果、導光板１５全体にわたって輝度ムラを抑
制すると共に、導光板１５の輝度上昇を図ることができ
る。

【００３０】以上、本発明の実施形態について詳述した
が、本発明は上記構成に限定されるものではなく、例え
ば、上記の説明では導光板の形状は平板としたが、略平
板の形状であってもよい。また、光源についてもＬＥＤ
に限定されず、蛍光灯や他の素子、例えばＥＬ素子等で
あってもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の導光板は、導光板に形成する溝
部に変更を加えるのみで、光線を有効に活用でき、導光
板全体にわたって輝度ムラを抑制することができると共
に、導光板の輝度上昇を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である導光板を用いた
バックライト装置の構成を示す要部平面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態である導光板を用いた
バックライト装置の構成を示す要部側断面図である。

【図３】本発明の導光板の原理を説明するための図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態である導光板を用いた
バックライト装置の構成を示す要部側断面図の例であ
る。

【図５】本発明の第２の実施形態である導光板を用いた
バックライト装置の構成を示す要部側断面図の例であ
る。

【図６】従来の導光板を用いたバックライト装置の構成
を示す要部側断面図である。

【図７】従来の導光板を用いたバックライト装置の構成
を示す要部概略平面図である。

【図８】従来の導光板を用いたバックライト装置の問題
点を説明するための図である。

【符号の説明】

１バックライト装置２導光板３ＬＥＤ（光源）４ＬＥＤ（光源）５ＬＥＤの発光部６ＬＥＤの発光部７入射面８先端面９溝１０光線の中心軸１１光線の中心軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02 (72)発明者山田真人大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA14Z FA23Z FA32Z FA42Z FA45Z LA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光が入射する側面と、入射された光を面
状に展開して出射する表面と、この表面と対向する裏面
と、この裏面に設けられ、入射した光の光線の進行方向
に対して斜め方向で相互に交差する複数の溝とを備え、
前記複数の溝は、側面の近くに存在する溝から側面より
離れた位置に存在する溝に向かって溝幅が大きくなるよ
うに構成されていることを特徴とした導光板。
【請求項２】前記溝の深さが、側面から離れるにつれ
て深くなるように構成されていることを特徴とした請求
項１に記載の導光板。
【請求項３】前記複数の溝の間隔が、側面から離れた
任意の位置から小さくなるように構成されていることを
特徴とした請求項１または２に記載の導光板。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の導
光板を備えたことを特徴とした面状照明装置。