JP2004259688A - 導光板およびバックライト装置および表示装置 - Google Patents
導光板およびバックライト装置および表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】点光源の指向性に起因する暗部領域の発生をより簡素な構造にて好適に抑制することのできる導光板および該導光板を用いたバックライト装置、そして該バックライト装置を備える表示装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオード(LED)等の点光源10から出射される光には一般に指向性があるため、点光源10が配設される導光板21には、光の届かない暗部領域Zが生じてしまう。そこで、この導光板、あるいはバックライト装置、あるいは表示装置では、点光源10に対向する辺を頂辺TEとして、この頂辺TEに傾斜面R1およびR2が対称に接合された三角柱形状の溝21eを点光源10の近傍に配設し、点光源10から垂直方向に入射される光の一部が暗部領域Zに達するようにこれを分散させる。
【選択図】 図2
【解決手段】発光ダイオード(LED)等の点光源10から出射される光には一般に指向性があるため、点光源10が配設される導光板21には、光の届かない暗部領域Zが生じてしまう。そこで、この導光板、あるいはバックライト装置、あるいは表示装置では、点光源10に対向する辺を頂辺TEとして、この頂辺TEに傾斜面R1およびR2が対称に接合された三角柱形状の溝21eを点光源10の近傍に配設し、点光源10から垂直方向に入射される光の一部が暗部領域Zに達するようにこれを分散させる。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点光源から入射される光を表示パネルに導く導光板および該導光板を用いたバックライト装置および該バックライト装置を備える表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の導光板およびバックライト装置および表示装置としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に見られるように、例えば液晶表示装置等の表示装置においては近年、その小型化および薄型化の促進に伴い表示パネルの側部に発光ダイオード(LED)等からなる点光源が設けられた、いわゆる点光源エッジライト方式のバックライト装置が広く採用されている。そして通常、こうしたバックライト装置に用いられる導光板には、例えば複数のV溝が形成されたもの、あるいは特許文献1に見られるようなサンドブラスト加工やしぼ加工が施されたものなどが用いられ、これらの導光板を介して、点光源から入射される光を表示パネル全体に導くようにしている。
【0003】
図9に、特許文献1に記載の装置も含めて、こうした点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用した表示装置の一例について、その概略構成を模式的に示す。
【0004】
この表示装置では、同図9に示されるように、上記LED等からなる点光源10が、導光板20の光入射面20aに対して1乃至複数(この例では2つ)配設される構造となる。この導光板20は、例えば、アクリル樹脂等の合成樹脂からなり、上記点光源10の配設された光入射面20aから離れるにしたがって次第に薄くなる断面楔形形状に形成されている。そしてこの導光板20には、上記光入射面20aの他、その底面として上記点光源10に対し斜めに配設される光反射面20bと、この面に対向する光出射面20cとが設けられている。
【0005】
ここで、この例示する導光板20の光反射面20bには、同図9に模式的に示されるように、複数のV溝20dが同じピッチにてその全面にわたって形成されている。また、このV溝20dは、上記光入射面20aから離れるにしたがって徐々にその溝深さが深くなるように設計されている。
【0006】
また、この表示装置にあって、上記導光板20には、上記V溝20dが形成された光反射面20bや光入射面20aに対向する面を囲むかたちで反射シート30が設けられている。この反射シート30は、図示しない両面テープまたは接着剤等によって導光板20に適宜固定されている。ちなみに、この反射シート30は、点光源10から出射された光が効率よく光出射面20cから出射されるように、導光板20の外側に出射された光を反射して、再度これを導光板20に導くためのものである。
【0007】
また一方、この表示装置にあって、上記導光板20の光出射面20cの上面には、レンズシート40、拡散シート50、および液晶表示パネル60がそれぞれ配設されている。ここで、レンズシート40は、導光板20の光出射面20cから出射された光の視野角が0度付近となるように視野角特性を変化させて、上記液晶表示パネル60に入射させるためのものである。また、拡散シート50は、急峻な視野角特性を和らげて、上記液晶表示パネル60側から見たバックライト装置全体の見栄えを調整するためのものである。なお、これらレンズシート40および拡散シート50は、所望とする視野角特性等に応じて、その枚数や配設順序を適宜に変更してもよい。
【0008】
このように構成された表示装置では、点光源10から導光板20の光入射面20aに入射された光が、導光板20の光反射面20bや反射シート30にて反射が繰り返されて、導光板20の内部に集束される。そして、この集束された光は、臨界角を超えると、導光板20の光出射面20cからレンズシート40および拡散シート50に入射され、これら各シートによって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、上記液晶表示パネル60に入射されることとなる。
【0009】
このように、点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用することで、表示装置としても、所望とされる表示特性を維持しつつ、その小型化と薄型化とが同時に満たされるようになる。
【0010】
なお、図10は、上記導光板20の光出射面20c側からみた該導光板20と点光源10との関係について示したものである。ちなみに、先の図9は、この図10のA9−A9線に沿った断面構造に相当する。
【0011】
【特許文献1】
特開2002−42529号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記LEDなどの点光源10から出射される光には一般に、図11に示されるような指向性がある。そのため、上述したバックライト装置のように、こうした点光源10をその光源として用いる場合には、先の図10に対応する図として図12に例示するように、点光源10の各々の近傍に、光の届かない暗部領域Zが生じてしまう。そして、このような暗部領域Zが生じることにより、それに起因して上記液晶表示パネル60(図9)上にも輝度むらが発生するようになる。
【0013】
なお、上記輝度むらは、例えば特許文献1のように、導光板20の光反射面20bや光出射面20cの光反射パターンを変化させることによってもある程度解消可能であるが完全ではない。また、この場合には自ずと、導光板20の形成にも高い加工精度が求められるようになる。
【0014】
他方、上記輝度むらが発生していない部分のみを表示エリアとして使用することも考えられるが、その場合には、表示装置全体としての体格の増大が避けられない。
【0015】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、点光源の指向性に起因する暗部領域の発生をより簡素な構造にて抑制することのできる導光板、および該導光板を用いたバックライト装置、そして該バックライト装置を備える表示装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、1乃至複数の点光源が配設される光入射面と、該光入射面に入射される光を反射する光反射面と、該光反射面にて反射される光を出射する光出射面とを有する導光板として、点光源の近傍に配設されて、該点光源から入射される光の一部を分散させる光分散手段を備える構造としている。
【0017】
前述のように、点光源から入射された光を導光板の光反射面にて反射して光出射面から出射するいわゆる点光源エッジライト方式を採用するバックライト装置では、点光源から出射される光の指向性に起因して、導光板の点光源近傍に光の届かない暗部領域が生じてしまう。そして、導光板にこうした暗部領域が生じることにより、バックライト装置、ひいては該バックライト装置を備える表示装置としても、その輝度むらが避けられないものとなる。
【0018】
この点、上記光分散手段を備えるようにした請求項1に記載の導光板によれば、その光入射面から入射される光が、点光源の近傍にて分散されて、上記暗部領域とされていた領域にもこれら分散された光が入射されるようになる。このため、点光源の指向性に起因する暗部領域の発生をより簡素な構造にて抑制することができるようになる。
【0019】
また、請求項2に記載の導光板のように、上記光分散手段として、点光源に対して傾斜配置される傾斜面を有する溝を採用することとすれば、点光源からこの溝に入射した光が、同溝の傾斜面により、その傾斜角度に対応するかたちで分散されるようになる。すなわちこの場合、傾斜面の傾斜角度を上記暗部領域に対応して設定するといった極めて簡素な構造を通じて、同暗部領域の発生を抑制することができるようになる。なおこの場合には、上記傾斜面を有する溝の深さを調整することで、上記分散される光量を制御することもできる。
【0020】
さらに、上記溝についてはこれを、例えば請求項3に記載のように、点光源に対向する辺を頂辺として該頂辺に前記傾斜面が対称に接合された「く」の字形状もしくは三角柱形状の溝、あるいは、請求項4に記載のように、傾斜面が点光源に対称に対向する「ハ」の字形状の溝とすることが、それら溝に対して入射される光を点光源の両サイドにそれぞれに均等に分散させる上で有効である。また特に、傾斜面を上記「ハ」の字形状とする場合には、これら傾斜面の間を通過する光によっても、導光板全体としての導光量を確保することができるようになる。なお、ここでいう「く」の字形状あるいは「ハ」の字形状とは、点光源に近接する側に傾斜面の接合部分あるいは間隔の狭い部分が設けられる場合はもちろん、その逆の態様も含まれる。
【0021】
また、これらの溝についてはさらにこれを、請求項5に記載のように、上記傾斜面が複数に分割されるかたちで設けられる構造とすることもできる。このような構造によっても、上記光の分散機能についてこれを好適に確保することができる。
【0022】
また、請求項6に記載のように、上記各溝を導光板の光反射面および光出射面の少なくとも一方に設ける構造とすることで、上述した光の分散機能を維持しつつも、導光板としての導光量を十分に確保することができるようになる。
【0023】
一方、請求項7に記載のように、導光板として、光反射面に、光入射面に対して平行な複数のV溝が設けられたものを採用することとすれば、該光反射面としての反射効率が高められ、導光板全体として輝度むらのない、より均一な導光が図られるようになる。なお、これらV溝としては、
(イ)光入射面から離れるにしたがって徐々に溝深さが深くなる等間隔の溝。あるいは、
(ロ)光入射面から離れるにしたがって徐々に間隔が狭くなる同一深さの溝。
として形成することができる。これらいずれの形態であっても、光入射面からの距離に拘わらず、輝度分布を略均一とすることができる。
【0024】
また、請求項8に記載のように、導光板としては、光反射面に、しぼ加工もしくはサンドブラスト加工が施されたものを採用することもできる。これによっても、該光反射面としての反射効率が高められ、導光板全体として輝度むらのない、より均一な導光が図られるようになる。
【0025】
また一方、請求項9に記載のように、導光板としては、散乱導光板を採用することもできる。この散乱導光板では、その内部に配合される散乱剤により、反射率が高められ、やはりこの場合も、導光板全体として輝度むらのない、より均一な導光が図られるようになる。なおこの散乱導光板は、光反射面に上述したV溝やしぼ加工、あるいはサンドブラスト加工が施されたものを併用することもでき、これらとの併用によって、さらなる輝度の均一性が期待できるようにもなる。
【0026】
他方、請求項10〜18に記載のバックライト装置は、その導光板として、上記請求項1〜9のいずれかに記載の導光板を採用したものであり、これらの導光板の採用によって、該バックライト装置としても、それぞれ上記に準じた暗部領域の発生の抑制や輝度の均一化が図られ、ひいてはその性能の向上に併せて、さらなる小型化が期待できるようになる。
【0027】
また、請求項19に記載の発明のように、表示装置として、請求項10〜18のいずれかに記載のバックライト装置と、上記導光板の光出射面に対応して配設される非発光型の表示手段とを備える構造を採用することにより、該表示装置としての体格の増大を招くことなく、あるいはさらなる小型化を可能としつつ、所望とされる表示特性を的確に確保することができるようになる。
【0028】
そしてこの表示装置として、請求項20に記載のように、導光板の光出射面と表示手段との間に、入射される光を拡散する拡散シートを介在させることで、導光板に上記光分散手段としての溝やV溝等が形成される場合であれ、それらの加工跡を表示手段側から見えにくくすることができるようになる。
【0029】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置を具体化した第1の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0030】
この実施の形態にかかる表示装置も、基本的には先の図9および図10に例示した表示装置と同様、表示パネルの側部に設けられた点光源から入射される光を導光板を介して表示パネル全体に導く、いわゆる点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用している。
【0031】
はじめに図1を参照して、この実施の形態にかかる表示装置の概略構成について説明する。
同図1に示されるように、この表示装置には、LEDなどからなる点光源10が、導光板21の光入射面21aに対して2つ配設されている。この導光板21は、アクリル樹脂等の透光性材料からなり、上記点光源10の配設された光入射面21aから離れるにしたがって次第に薄くなる断面楔形形状に形成されている。この導光板21には、上記光入射面21aの他、その底面として上記点光源10に対し斜めに配設される光反射面21bと、この面に対向する光出射面21cとが設けられている。
【0032】
ここで、この導光板21の光反射面21bには、光入射面21aに対して平行な複数のV溝21dが形成されている。これらV溝21dは、光反射面21bの全面にわたって同じ間隔にて、且つ、光入射面21aから離れるにしたがって徐々にその溝深さが深くなるように設計されている。
【0033】
また、この表示装置にあって、上記導光板21のV溝21dが形成された光反射面21bや光入射面21aに対向する面には、それらを囲むかたちで反射シート30が設けられている。この反射シート30は、図示しない両面テープまたは接着剤等によって導光板21に適宜固定されている。この反射シート30は、上述したように、導光板21の外側に出射された光を反射して、再度これを導光板21に導くことにより、点光源10から出射された光を効率よく光出射面21cから出射するものである。なお、この実施の形態では、これら点光源10、導光板21および反射シート30によってバックライト装置が構成される。
【0034】
また一方、上記導光板21の光出射面21cの上面には、レンズシート40、拡散シート50、および非発光型の表示手段としての液晶表示パネル60がそれぞれ配設されている。ここで、レンズシート40は、導光板21の光出射面21cから出射された光の視野角が0度付近となるように視野角特性を変化させて、上記液晶表示パネル60に入射させるためのものである。また、拡散シート50は、急峻な視野角特性を和らげて、上記液晶表示パネル60側から見たバックライト装置全体の見栄えを調整するためのものである。なお、これらレンズシート40および拡散シート50は、所望とする視野角特性等に応じて、その枚数や配設順序を適宜に変更してもよい。
【0035】
このように構成された表示装置では、同図1に矢印で示すように、点光源10から導光板21の光入射面21aに入射された光が、導光板21の光反射面21bや反射シート30にて反射が繰り返されて、導光板21の内部に集束される。そして、この集束された光は、臨界角を超えると、導光板21の光出射面21cからレンズシート40および拡散シート50に入射され、これら各シートによって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、上記液晶表示パネル60に入射されることとなる。
【0036】
ところで前述のように、点光源10の近傍には、該点光源10から出射される光の指向性に起因して、先の図12に例示したような光の届かない暗部領域Zが生じてしまう。そして通常、こうした暗部領域Zが生じることにより、液晶表示パネル60の輝度むらが避けられないものとなっている。
【0037】
そこで、この実施の形態の表示装置では、図1に示されるように、導光板21の光反射面21bのうち、点光源10の近傍にて同点光源10から光の照射を受ける位置に、頂辺TEが形成された光分散手段としての溝21eを設けるようにしている。この溝21eは、点光源10から出射される光のうちの約9割を透過させ、残りの約1割を点光源10の近傍に分散させるような深さ、形状をもって形成されている。
【0038】
以下、図2を参照して、上記溝21eの形状、並びに、その作用について詳述する。なお、図2は、上記導光板21の光出射面21c側からみた該導光板21と点光源10との関係について示したものである。ちなみに、先の図1は、この図2のA1−A1線に沿った断面構造に相当する。
【0039】
同図2に示されるように、上記導光板21の光反射面21bに設けられる上記溝21eは、点光源10に対向する頂辺TEに傾斜面R1およびR2が対称に接合される三角柱形状となっている。ちなみに、この実施の形態では、これら傾斜面R1およびR2の傾斜角度をそれぞれ約45°に設定している。
【0040】
このような構造を有する溝21eにより、同図2に矢印で示すように、点光源10から溝21eに向かって垂直方向に入射される光の約1割が、溝21eの傾斜面R1およびR2にて略均等に分散される。そしてこうして分散される光は、同図2に二点鎖線にて示す領域、すなわち、従来、暗部領域Zとなっていた領域にも供給されるようになる。また、この溝21eにより分散された光は、先の図1に併せて示されるように、光反射面21bや反射シート30によって反射された後、導光板21の内部に集束されて光出射面21cから出射される。そしてこの出射された光は、レンズシート40および拡散シート50によって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、上記液晶表示パネル60に入射される。これにより、点光源10の指向性に起因する暗部領域Zの発生を好適に抑制することができるようになり、上記導光板21の光出射面21cの上面に配設される液晶表示パネル60の輝度むらも好適に抑制することができるようになる。
【0041】
以上説明したように、この第1の実施の形態にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置によれば、以下に列記するような優れた効果が得られるようになる。
【0042】
(1)この実施の形態では、導光板21の点光源10の近傍に、該点光源10から入射される光の一部を分散させる溝21eを配設する構造とした。これにより、簡易な構造でありながら、従来光の届かない暗部領域Zとされていた点光源10の近傍にも、これら分散された光を入射させることができる。
【0043】
(2)またこの実施の形態では、上記溝21eとして、対称な傾斜面R1およびR2を有する三角柱形状の溝を採用した。これにより、点光源10から入射される光のうち、この溝21e付近に垂直方向に入射される光が、これら傾斜面R1およびR2にて略均等に分散されて、点光源10の近傍に供給されるようになる。
【0044】
(3)さらにこの実施の形態では、上記溝21eを導光板21の光反射面21bに設ける構造とした。このため、上記光の分散機能を維持しつつ、導光板21としての導光量を十分に確保することができる。
【0045】
(4)また、上記導光板21の光反射面21bには、光入射面21aに対して平行な複数のV溝21dを設けることとした。これにより、光反射面21bとしての反射効率が高められ、導光板21全体として輝度むらのない、より均一な導光が図られるようになる。
【0046】
(5)また、上記V溝21dについてはこれを、上記光反射面21bの全面にわたって同じ間隔にて、且つ、光入射面21aから離れるにしたがって徐々にその溝深さが深くなるように設定した。そのため、光入射面21aからの距離に拘わらず、表示装置としての輝度分布を略均一とすることができる。
【0047】
(6)しかもこの実施の形態では、導光板21の光出射面21cと液晶表示パネル60との間に、入射される光を拡散する拡散シート50を介在させている。これにより、上記溝21eやV溝21d等の加工跡を液晶表示パネル60側から見えにくくすることができる。
【0048】
なお、以上説明した第1の実施の形態は、例えば次のように変形して実施することもできる。
・上記実施の形態では、上記V溝21dを、光入射面21aから離れるにしたがって徐々にその溝深さが深くなる等間隔の溝として形成した。これに代えて、光入射面21aから離れるにしたがって徐々にその間隔が狭くなる同一深さの溝として形成しても上記に準じた効果を得ることはできる。
【0049】
(第2の実施の形態)
次に、図3および図4を参照して、本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置を具体化した第2の実施の形態について説明する。なお、これら図3及び図4において、先の図1および図2に示した第1の実施の形態の要素と同一若しくは対応する要素についてはそれぞれ同一若しくは対応する符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【0050】
図3に示されるように、この第2の実施の形態の表示装置も、液晶表示パネル60の側部に設けられた点光源10から入射される光を導光板を介して表示パネル全体に導く、いわゆる点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用している。ただし、この第2の実施の形態では、導光板22として、その光反射面22bに、前述したV溝に代えてしぼ加工が施されたものを使用している。そして、このしぼ加工の施された光反射面22bに、光分散手段として、先の第1の実施の形態と同じ形状を有する溝22eを設けるようにしている。すなわち、この溝22eも、点光源10から出射される光のうちの約9割を透過させ、残りの約1割を分散させるような深さ、形状をもって形成されている。
【0051】
図4は、上記導光板22の光出射面22c側からみた該導光板22と点光源10との関係について示したものである。ちなみに、先の図3は、この図4のA3−A3線に沿った断面構造に相当する。
【0052】
図4に示されるように、溝22eが形成された点光源10近傍では、同図4に矢印で示すように、点光源10から溝22eに向かって垂直方向に入射される光の約1割が、溝22eの傾斜面R1およびR2にて略均等に分散される。そしてこうして分散される光は、同図4に二点鎖線にて示す領域、すなわち、従来、暗部領域Zとなっていた領域にも供給されるようになる。
【0053】
そして、同図4では便宜上図示を割愛したが、溝22eにより分散された光も、上記しぼ加工の施された光反射面22bや反射シート30(図3)によって反射された後、導光板22の内部に集束されて光出射面22cから出射される。そしてこの出射された光は、レンズシート40および拡散シート50によって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、液晶表示パネル60に入射される。これにより、点光源10の指向性に起因する上記暗部領域Zの発生を好適に抑制することができるようになり、この導光板22の光出射面22cの上面に配設される液晶表示パネル60の輝度むらも好適に抑制されるようになる。
【0054】
以上説明したように、この実施の形態によっても、先の第1の実施の形態の前記(1)〜(6)の効果に準じた効果を得ることができる。
なお、以上説明した第2の実施の形態は、例えば次のように変形して実施することもできる。
【0055】
・上記実施の形態では、導光板22の光反射面22bにしぼ加工を施すこととしたが、これに代えてサンドブラスト加工を施すようにしてもよい。
(第3の実施の形態)
続いて、図5および図6を参照して、本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置を具体化した第3の実施の形態について説明する。なお、これら図5及び図6においても、先の図1および図2に示した第1の実施の形態の要素と同一若しくは対応する要素についてはそれぞれ同一若しくは対応する符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【0056】
図5に示されるように、この第3の実施の形態の表示装置も、液晶表示パネル60の側部に設けられた点光源10から入射される光を導光板を介して表示パネル全体に導く、いわゆる点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用している。ただしこの第3の実施の形態では、導光板23として、その内部に散乱剤としての光出射方向修正素子23dが配合された、いわゆる散乱導光板を用いている。
【0057】
ここで、導光板23に配合される光出射方向修正素子23dの粒径としては、これをPとした場合、「0.5μm ≦ P ≦10μm」程度の範囲のものを用いることができる。ただし、光効率等を考慮した場合には、この粒径Pも、「0.5μm ≦ P ≦5μm」程度の範囲のものを用いることが望ましい。この導光板23では、このような粒径の光出射方向修正素子23dが適宜の割合で配合されることによって、導光板としての前述した導光機能が実現されるようになっている。
【0058】
そして、この第3の実施の形態にあっては、こうした光出射方向修正素子23dが配合された導光板23の光反射面23bに、光分散手段として、先の第1あるいは第2の実施の形態と同じ形状を有する溝23eを設けるようにしている。この溝23eも、点光源10から出射される光のうちの約9割を透過させ、残りの約1割を分散させるような深さ、形状をもって形成されている。
【0059】
図6は、上記導光板23の光出射面23c側からみた該導光板23と点光源10との関係について示したものである。ちなみに、先の図5は、この図6のA5−A5線に沿った断面構造に相当する。
【0060】
図6に示されるように、溝23eが形成された点光源10近傍では、同図6に矢印で示すように、点光源10から溝23eに向かって垂直方向に入射される光の約1割が、溝23eの傾斜面R1およびR2にて略均等に分散される。そしてこうして分散される光は、同図6に二点鎖線にて示す領域、すなわち、従来、暗部領域Zとなっていた領域にも供給されるようになる。
【0061】
そして、同図6では便宜上図示を割愛したが、溝23eにより分散された光も、上記光出射方向修正素子23dや反射シート30(図5)によって散乱および反射された後、導光板23の内部に集束されて光出射面23cから出射される。そしてこの出射された光は、レンズシート40および拡散シート50によって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、上記液晶表示パネル60に入射される。これにより、点光源10の指向性に起因する上記暗部領域Zの発生を好適に抑制することができるようになり、この導光板23の光出射面23cの上面に配設される液晶表示パネル60の輝度むらも好適に抑制されるようになる。
【0062】
以上説明したように、この実施の形態によっても、先の第1の実施の形態の前記(1)〜(6)の効果に準じた効果を得ることができる。
なお、以上説明した第3の実施の形態は、例えば次のように変形して実施することもできる。
【0063】
・上記実施の形態では、光出射方向修正素子23dの粒径を「0.5μm ≦P ≦10μm」程度の範囲としたが、配合割合との関係を考慮して、光効率を低下させない範囲にてこの粒径を適宜変更してもよい。
【0064】
・また、上記実施の形態は、先の第1の実施の形態または第2の実施の形態またはそれらの変形例と互いに組み合わせて実施することもできる。すなわち、上記実施の形態の散乱導光板として構成される導光板23の光反射面23bに、V溝、しぼ加工、またはサンドブラスト加工などが施されていてもよい。このように光反射面が形成される場合には、光の散乱機能がさらに高められるようになるため、より均一な輝度特性が実現されるようにもなる。
【0065】
その他、上記第1〜第3の各実施の形態に共通して変更可能な要素としては、以下のようなものがある。
・上記各実施の形態では、光分散手段を構成する溝を導光板の光反射面に設ける構造としたが、こうした溝を光出射面に設ける構造としてもよい。すなわち、入射光の分散機能という点に鑑みれば、溝の配設位置は光反射面に限られることなく、例えば図7に示すような導光板24でも十分にその効果を得ることはできる。同図7の例では、光入射面24aに入射される光の位置に対応して、光出射面24cの点光源10の近傍に上記光分散手段を構成する溝24eが設けられている。こうした場合でも、点光源10から入射される光は、溝24eにより分散された後、光反射面24bに形成されたV溝24dや反射シート30によって反射されて、光出射面24cから出射されるようになる。このことは、光反射面にしぼ加工やサンドブラスト加工が施されたもの(第2の実施の形態)、あるいは導光板として散乱導光板を用いたもの(第3の実施の形態)等にあっても同様である。
【0066】
・上記各実施の形態およびその変形例では、光反射面または光出射面のどちらかに選択的に光分散手段を構成する溝を形成したが、導光板全体としての導光量の低下を招かない範囲で、該溝を光反射面および光出射面の両方に設けるようにしてもよい。
【0067】
・上記各実施の形態およびその変形例では、点光源10の各々に対応して傾斜面R1およびR2を各1つずつ備える溝について例示した。これに代えて、例えば図8(a)に示す導光板25のように、上記傾斜面R1およびR2が複数に分割されるかたちで、すなわち溝25eとして例示する態様で上記分散手段を構成する溝を形成するようにしてもよい。
【0068】
・上記各実施の形態およびその変形例では、上記光分散手段として導光板に形成される溝の形状を、点光源10に対して傾斜配置される傾斜面R1およびR2が対称に接合された三角柱形状とした。しかし、該溝の形状はこれに限られることなく、例えば図8(b)に示す導光板26のように、点光源10に対向する面を頂面とし、この頂面にそれぞれ対称に対向する傾斜面が形成された台形状の溝26eとしてもよい。
【0069】
・また、傾斜面R1およびR2による光の分散機能という点に鑑みれば、溝が少なくとも傾斜面R1およびR2を有していれば、それらの効果を得ることができる。すなわち、図8(c)に例示する導光板27のように、点光源10に対向する辺を頂辺TEとしてこの頂辺TEに傾斜面R1およびR2が対称に接合された「く」の字形状の溝27eとしてもよい。なお、この「く」の字形状は、点光源10から離間される側にそれら傾斜面R1およびR2の接合部分が設けられる逆「く」の字形状であってもよい。
【0070】
・また、図8(d)に例示する導光板28のように、傾斜面R1およびR2が、点光源10にそれぞれ対称に対向して配置される「ハ」の字形状の溝28eとして形成することもできる。このようにした場合、これら傾斜面R1およびR2の間を通過する光との兼ね合いによって、前述した光分散機能に用いる光量を調整することもできる。また、このように傾斜面R1およびR2のみで溝を構成することにより、導光板に対して溝の占有する割合を比較的小さく設定することも可能となる。そのため、光出射面側からの溝の写り込みをより好適に抑制することができるようにもなる。なお、この「ハ」の字形状も、点光源10から離間される側にそれら傾斜面R1およびR2の間隔の狭い部分が設けられる逆「ハ」の字形状であってもよい。
【0071】
・上記各実施の形態およびそれらの変形例では、傾斜面R1およびR2の各傾斜角度を45°に設定したが、これら傾斜角度は任意に調整してもよい。また、これら傾斜面R1およびR2は、点光源10に対する傾斜角度が一定である平面に限らず、該傾斜角度が変化する曲面であってもよい。このように、傾斜面R1およびR2の傾斜角度を調整することにより、点光源10から入射される光の分散方向や分散量を任意に変更させることができる。
【0072】
・上記各実施の形態およびそれらの変形例では、上記光分散手段を構成する溝の深さを、点光源10から出射される光のうちの約9割を透過させ、残りの約1割を点光源10の近傍に分散させるような形状、深さをもって形成した。しかし、この割合、すなわち溝の形状、深さは、導光板としての所望とする導光量に応じて適宜に変更することができる。
【0073】
・また、点光源近傍の光の届かない暗部領域の発生を抑制するという意味においては、これら溝の配設位置、形状、溝の深さ、傾斜角度、および分割態様を、所望の輝度分布態様に基づいて適宜変更することも可能である。すなわち、上記各実施の形態やそれらの変形例の溝の配設位置、形状、溝の深さ、傾斜角度、および分割態様を適宜に変更したり、上記各実施の形態やそれらの変形例を互いに組み合わせて実施することも可能である。換言すれば、点光源近傍に入射される光の一部を分散する構造を有する導光板であれば、上記暗部領域の発生を抑制することはできる。
【0074】
・上記各実施の形態またはそれらの変形例では、導光板として、点光源の配設された光入射面から離れるにしたがって次第に薄くなる断面楔形形状のものを採用したが、該導光板は、一定の肉厚にて形成される平板形状のものであってもよい。
【0075】
・上記各実施の形態またはそれらの変形例では、2つの点光源が配設される場合について例示したが、これら配設される点光源の数は任意である。もっとも、本発明の上記構成によれば、導光板の光入射面に占める点光源の配設割合が低いほど高い効果が奏されることとなる。
【0076】
・上記各実施の形態またはそれらの変形例では、導光板の材料としてアクリル樹脂を採用したが、導光板の材料はこれに限らず、透光性の材料であれば適宜に採用することができる。ちなみに、こうした透光性の材料としては他に、ポリメタアクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルの単独もしくは共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルペンテン等熱可塑性樹脂、あるいは紫外線または電子線で架橋した多官能のウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等のアクリレート、不飽和ポリエステル等透明な樹脂、透明なガラス、透明なセラミック等がある。
【0077】
【発明の効果】
請求項1〜9に記載の導光板によれば、その光入射面から入射される光が点光源近傍にて分散されて、従来、暗部領域とされていた領域にこれら分散された光が入射されるようになる。このため、点光源の指向性に起因する暗部領域の発生をより簡素な構造にて抑制することができる。また特に、請求項2〜6に記載の導光板のように、点光源に対して傾斜配置される傾斜面を有する溝を形成することで、こうした光の分散機能を簡易且つ好適に確保することができる。さらに請求項7〜9に記載の導光板によれば、これを用いるバックライト装置や表示装置の輝度特性の向上も併せて図られるようになる。
【0078】
また、請求項10〜18に記載のバックライト装置によれば、その導光板として、上記請求項1〜9のいずれかに記載の導光板を採用することで、それぞれ上記に準じた暗部領域の発生の抑制や輝度特性の向上(輝度の均一化)が図られ、ひいてはその性能の向上に併せて、さらなる小型化が期待できるようになる。
【0079】
また、請求項19または20に記載の表示装置によれば、そのバックライト装置として、上記請求項10〜18のいずれかに記載のバックライト装置を採用することで、表示装置としての体格の増大を招くことなく、あるいはさらなる小型化を可能としつつ、所望とされる表示特性を的確に確保することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置の第1の実施の形態について、その側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図2】同実施の形態の導光板と点光源との関係を示す平面図。
【図3】本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置の第2の実施の形態について、その側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図4】同実施の形態の導光板と点光源との関係を示す平面図。
【図5】本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置の第3の実施の形態について、その側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図6】同実施の形態の導光板と点光源との関係を示す平面図。
【図7】上記各実施の形態の変形例についてその側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図8】(a)〜(d)は、光分散手段を構成する溝の変形例を模式的に示す部分平面図。
【図9】導光板およびバックライト装置を含む従来の表示装置について、その側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図10】該従来の表示装置の導光板と点光源との関係を示す平面図。
【図11】点光源の一般的な指向性を示す図。
【図12】上記指向性に起因して暗部領域が生じている導光板と点光源との関係を示す平面図。
【符号の説明】
10…点光源、21、22、23、24、25、26、27、28…導光板、21a、22a、23a、24a…光入射面、21b、22b、23b、24b…光反射面、21c、22c、23c、24c…光出射面、21d、24d…V溝、21e、22e、23e、24e、25e、26e、27e、28e…溝(光分散手段)、23d…光出射方向修正素子、30…反射シート、40…レンズシート、50…拡散シート、60…液晶表示パネル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、点光源から入射される光を表示パネルに導く導光板および該導光板を用いたバックライト装置および該バックライト装置を備える表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の導光板およびバックライト装置および表示装置としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に見られるように、例えば液晶表示装置等の表示装置においては近年、その小型化および薄型化の促進に伴い表示パネルの側部に発光ダイオード(LED)等からなる点光源が設けられた、いわゆる点光源エッジライト方式のバックライト装置が広く採用されている。そして通常、こうしたバックライト装置に用いられる導光板には、例えば複数のV溝が形成されたもの、あるいは特許文献1に見られるようなサンドブラスト加工やしぼ加工が施されたものなどが用いられ、これらの導光板を介して、点光源から入射される光を表示パネル全体に導くようにしている。
【0003】
図9に、特許文献1に記載の装置も含めて、こうした点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用した表示装置の一例について、その概略構成を模式的に示す。
【0004】
この表示装置では、同図9に示されるように、上記LED等からなる点光源10が、導光板20の光入射面20aに対して1乃至複数(この例では2つ)配設される構造となる。この導光板20は、例えば、アクリル樹脂等の合成樹脂からなり、上記点光源10の配設された光入射面20aから離れるにしたがって次第に薄くなる断面楔形形状に形成されている。そしてこの導光板20には、上記光入射面20aの他、その底面として上記点光源10に対し斜めに配設される光反射面20bと、この面に対向する光出射面20cとが設けられている。
【0005】
ここで、この例示する導光板20の光反射面20bには、同図9に模式的に示されるように、複数のV溝20dが同じピッチにてその全面にわたって形成されている。また、このV溝20dは、上記光入射面20aから離れるにしたがって徐々にその溝深さが深くなるように設計されている。
【0006】
また、この表示装置にあって、上記導光板20には、上記V溝20dが形成された光反射面20bや光入射面20aに対向する面を囲むかたちで反射シート30が設けられている。この反射シート30は、図示しない両面テープまたは接着剤等によって導光板20に適宜固定されている。ちなみに、この反射シート30は、点光源10から出射された光が効率よく光出射面20cから出射されるように、導光板20の外側に出射された光を反射して、再度これを導光板20に導くためのものである。
【0007】
また一方、この表示装置にあって、上記導光板20の光出射面20cの上面には、レンズシート40、拡散シート50、および液晶表示パネル60がそれぞれ配設されている。ここで、レンズシート40は、導光板20の光出射面20cから出射された光の視野角が0度付近となるように視野角特性を変化させて、上記液晶表示パネル60に入射させるためのものである。また、拡散シート50は、急峻な視野角特性を和らげて、上記液晶表示パネル60側から見たバックライト装置全体の見栄えを調整するためのものである。なお、これらレンズシート40および拡散シート50は、所望とする視野角特性等に応じて、その枚数や配設順序を適宜に変更してもよい。
【0008】
このように構成された表示装置では、点光源10から導光板20の光入射面20aに入射された光が、導光板20の光反射面20bや反射シート30にて反射が繰り返されて、導光板20の内部に集束される。そして、この集束された光は、臨界角を超えると、導光板20の光出射面20cからレンズシート40および拡散シート50に入射され、これら各シートによって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、上記液晶表示パネル60に入射されることとなる。
【0009】
このように、点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用することで、表示装置としても、所望とされる表示特性を維持しつつ、その小型化と薄型化とが同時に満たされるようになる。
【0010】
なお、図10は、上記導光板20の光出射面20c側からみた該導光板20と点光源10との関係について示したものである。ちなみに、先の図9は、この図10のA9−A9線に沿った断面構造に相当する。
【0011】
【特許文献1】
特開2002−42529号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記LEDなどの点光源10から出射される光には一般に、図11に示されるような指向性がある。そのため、上述したバックライト装置のように、こうした点光源10をその光源として用いる場合には、先の図10に対応する図として図12に例示するように、点光源10の各々の近傍に、光の届かない暗部領域Zが生じてしまう。そして、このような暗部領域Zが生じることにより、それに起因して上記液晶表示パネル60(図9)上にも輝度むらが発生するようになる。
【0013】
なお、上記輝度むらは、例えば特許文献1のように、導光板20の光反射面20bや光出射面20cの光反射パターンを変化させることによってもある程度解消可能であるが完全ではない。また、この場合には自ずと、導光板20の形成にも高い加工精度が求められるようになる。
【0014】
他方、上記輝度むらが発生していない部分のみを表示エリアとして使用することも考えられるが、その場合には、表示装置全体としての体格の増大が避けられない。
【0015】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、点光源の指向性に起因する暗部領域の発生をより簡素な構造にて抑制することのできる導光板、および該導光板を用いたバックライト装置、そして該バックライト装置を備える表示装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、1乃至複数の点光源が配設される光入射面と、該光入射面に入射される光を反射する光反射面と、該光反射面にて反射される光を出射する光出射面とを有する導光板として、点光源の近傍に配設されて、該点光源から入射される光の一部を分散させる光分散手段を備える構造としている。
【0017】
前述のように、点光源から入射された光を導光板の光反射面にて反射して光出射面から出射するいわゆる点光源エッジライト方式を採用するバックライト装置では、点光源から出射される光の指向性に起因して、導光板の点光源近傍に光の届かない暗部領域が生じてしまう。そして、導光板にこうした暗部領域が生じることにより、バックライト装置、ひいては該バックライト装置を備える表示装置としても、その輝度むらが避けられないものとなる。
【0018】
この点、上記光分散手段を備えるようにした請求項1に記載の導光板によれば、その光入射面から入射される光が、点光源の近傍にて分散されて、上記暗部領域とされていた領域にもこれら分散された光が入射されるようになる。このため、点光源の指向性に起因する暗部領域の発生をより簡素な構造にて抑制することができるようになる。
【0019】
また、請求項2に記載の導光板のように、上記光分散手段として、点光源に対して傾斜配置される傾斜面を有する溝を採用することとすれば、点光源からこの溝に入射した光が、同溝の傾斜面により、その傾斜角度に対応するかたちで分散されるようになる。すなわちこの場合、傾斜面の傾斜角度を上記暗部領域に対応して設定するといった極めて簡素な構造を通じて、同暗部領域の発生を抑制することができるようになる。なおこの場合には、上記傾斜面を有する溝の深さを調整することで、上記分散される光量を制御することもできる。
【0020】
さらに、上記溝についてはこれを、例えば請求項3に記載のように、点光源に対向する辺を頂辺として該頂辺に前記傾斜面が対称に接合された「く」の字形状もしくは三角柱形状の溝、あるいは、請求項4に記載のように、傾斜面が点光源に対称に対向する「ハ」の字形状の溝とすることが、それら溝に対して入射される光を点光源の両サイドにそれぞれに均等に分散させる上で有効である。また特に、傾斜面を上記「ハ」の字形状とする場合には、これら傾斜面の間を通過する光によっても、導光板全体としての導光量を確保することができるようになる。なお、ここでいう「く」の字形状あるいは「ハ」の字形状とは、点光源に近接する側に傾斜面の接合部分あるいは間隔の狭い部分が設けられる場合はもちろん、その逆の態様も含まれる。
【0021】
また、これらの溝についてはさらにこれを、請求項5に記載のように、上記傾斜面が複数に分割されるかたちで設けられる構造とすることもできる。このような構造によっても、上記光の分散機能についてこれを好適に確保することができる。
【0022】
また、請求項6に記載のように、上記各溝を導光板の光反射面および光出射面の少なくとも一方に設ける構造とすることで、上述した光の分散機能を維持しつつも、導光板としての導光量を十分に確保することができるようになる。
【0023】
一方、請求項7に記載のように、導光板として、光反射面に、光入射面に対して平行な複数のV溝が設けられたものを採用することとすれば、該光反射面としての反射効率が高められ、導光板全体として輝度むらのない、より均一な導光が図られるようになる。なお、これらV溝としては、
(イ)光入射面から離れるにしたがって徐々に溝深さが深くなる等間隔の溝。あるいは、
(ロ)光入射面から離れるにしたがって徐々に間隔が狭くなる同一深さの溝。
として形成することができる。これらいずれの形態であっても、光入射面からの距離に拘わらず、輝度分布を略均一とすることができる。
【0024】
また、請求項8に記載のように、導光板としては、光反射面に、しぼ加工もしくはサンドブラスト加工が施されたものを採用することもできる。これによっても、該光反射面としての反射効率が高められ、導光板全体として輝度むらのない、より均一な導光が図られるようになる。
【0025】
また一方、請求項9に記載のように、導光板としては、散乱導光板を採用することもできる。この散乱導光板では、その内部に配合される散乱剤により、反射率が高められ、やはりこの場合も、導光板全体として輝度むらのない、より均一な導光が図られるようになる。なおこの散乱導光板は、光反射面に上述したV溝やしぼ加工、あるいはサンドブラスト加工が施されたものを併用することもでき、これらとの併用によって、さらなる輝度の均一性が期待できるようにもなる。
【0026】
他方、請求項10〜18に記載のバックライト装置は、その導光板として、上記請求項1〜9のいずれかに記載の導光板を採用したものであり、これらの導光板の採用によって、該バックライト装置としても、それぞれ上記に準じた暗部領域の発生の抑制や輝度の均一化が図られ、ひいてはその性能の向上に併せて、さらなる小型化が期待できるようになる。
【0027】
また、請求項19に記載の発明のように、表示装置として、請求項10〜18のいずれかに記載のバックライト装置と、上記導光板の光出射面に対応して配設される非発光型の表示手段とを備える構造を採用することにより、該表示装置としての体格の増大を招くことなく、あるいはさらなる小型化を可能としつつ、所望とされる表示特性を的確に確保することができるようになる。
【0028】
そしてこの表示装置として、請求項20に記載のように、導光板の光出射面と表示手段との間に、入射される光を拡散する拡散シートを介在させることで、導光板に上記光分散手段としての溝やV溝等が形成される場合であれ、それらの加工跡を表示手段側から見えにくくすることができるようになる。
【0029】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置を具体化した第1の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0030】
この実施の形態にかかる表示装置も、基本的には先の図9および図10に例示した表示装置と同様、表示パネルの側部に設けられた点光源から入射される光を導光板を介して表示パネル全体に導く、いわゆる点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用している。
【0031】
はじめに図1を参照して、この実施の形態にかかる表示装置の概略構成について説明する。
同図1に示されるように、この表示装置には、LEDなどからなる点光源10が、導光板21の光入射面21aに対して2つ配設されている。この導光板21は、アクリル樹脂等の透光性材料からなり、上記点光源10の配設された光入射面21aから離れるにしたがって次第に薄くなる断面楔形形状に形成されている。この導光板21には、上記光入射面21aの他、その底面として上記点光源10に対し斜めに配設される光反射面21bと、この面に対向する光出射面21cとが設けられている。
【0032】
ここで、この導光板21の光反射面21bには、光入射面21aに対して平行な複数のV溝21dが形成されている。これらV溝21dは、光反射面21bの全面にわたって同じ間隔にて、且つ、光入射面21aから離れるにしたがって徐々にその溝深さが深くなるように設計されている。
【0033】
また、この表示装置にあって、上記導光板21のV溝21dが形成された光反射面21bや光入射面21aに対向する面には、それらを囲むかたちで反射シート30が設けられている。この反射シート30は、図示しない両面テープまたは接着剤等によって導光板21に適宜固定されている。この反射シート30は、上述したように、導光板21の外側に出射された光を反射して、再度これを導光板21に導くことにより、点光源10から出射された光を効率よく光出射面21cから出射するものである。なお、この実施の形態では、これら点光源10、導光板21および反射シート30によってバックライト装置が構成される。
【0034】
また一方、上記導光板21の光出射面21cの上面には、レンズシート40、拡散シート50、および非発光型の表示手段としての液晶表示パネル60がそれぞれ配設されている。ここで、レンズシート40は、導光板21の光出射面21cから出射された光の視野角が0度付近となるように視野角特性を変化させて、上記液晶表示パネル60に入射させるためのものである。また、拡散シート50は、急峻な視野角特性を和らげて、上記液晶表示パネル60側から見たバックライト装置全体の見栄えを調整するためのものである。なお、これらレンズシート40および拡散シート50は、所望とする視野角特性等に応じて、その枚数や配設順序を適宜に変更してもよい。
【0035】
このように構成された表示装置では、同図1に矢印で示すように、点光源10から導光板21の光入射面21aに入射された光が、導光板21の光反射面21bや反射シート30にて反射が繰り返されて、導光板21の内部に集束される。そして、この集束された光は、臨界角を超えると、導光板21の光出射面21cからレンズシート40および拡散シート50に入射され、これら各シートによって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、上記液晶表示パネル60に入射されることとなる。
【0036】
ところで前述のように、点光源10の近傍には、該点光源10から出射される光の指向性に起因して、先の図12に例示したような光の届かない暗部領域Zが生じてしまう。そして通常、こうした暗部領域Zが生じることにより、液晶表示パネル60の輝度むらが避けられないものとなっている。
【0037】
そこで、この実施の形態の表示装置では、図1に示されるように、導光板21の光反射面21bのうち、点光源10の近傍にて同点光源10から光の照射を受ける位置に、頂辺TEが形成された光分散手段としての溝21eを設けるようにしている。この溝21eは、点光源10から出射される光のうちの約9割を透過させ、残りの約1割を点光源10の近傍に分散させるような深さ、形状をもって形成されている。
【0038】
以下、図2を参照して、上記溝21eの形状、並びに、その作用について詳述する。なお、図2は、上記導光板21の光出射面21c側からみた該導光板21と点光源10との関係について示したものである。ちなみに、先の図1は、この図2のA1−A1線に沿った断面構造に相当する。
【0039】
同図2に示されるように、上記導光板21の光反射面21bに設けられる上記溝21eは、点光源10に対向する頂辺TEに傾斜面R1およびR2が対称に接合される三角柱形状となっている。ちなみに、この実施の形態では、これら傾斜面R1およびR2の傾斜角度をそれぞれ約45°に設定している。
【0040】
このような構造を有する溝21eにより、同図2に矢印で示すように、点光源10から溝21eに向かって垂直方向に入射される光の約1割が、溝21eの傾斜面R1およびR2にて略均等に分散される。そしてこうして分散される光は、同図2に二点鎖線にて示す領域、すなわち、従来、暗部領域Zとなっていた領域にも供給されるようになる。また、この溝21eにより分散された光は、先の図1に併せて示されるように、光反射面21bや反射シート30によって反射された後、導光板21の内部に集束されて光出射面21cから出射される。そしてこの出射された光は、レンズシート40および拡散シート50によって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、上記液晶表示パネル60に入射される。これにより、点光源10の指向性に起因する暗部領域Zの発生を好適に抑制することができるようになり、上記導光板21の光出射面21cの上面に配設される液晶表示パネル60の輝度むらも好適に抑制することができるようになる。
【0041】
以上説明したように、この第1の実施の形態にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置によれば、以下に列記するような優れた効果が得られるようになる。
【0042】
(1)この実施の形態では、導光板21の点光源10の近傍に、該点光源10から入射される光の一部を分散させる溝21eを配設する構造とした。これにより、簡易な構造でありながら、従来光の届かない暗部領域Zとされていた点光源10の近傍にも、これら分散された光を入射させることができる。
【0043】
(2)またこの実施の形態では、上記溝21eとして、対称な傾斜面R1およびR2を有する三角柱形状の溝を採用した。これにより、点光源10から入射される光のうち、この溝21e付近に垂直方向に入射される光が、これら傾斜面R1およびR2にて略均等に分散されて、点光源10の近傍に供給されるようになる。
【0044】
(3)さらにこの実施の形態では、上記溝21eを導光板21の光反射面21bに設ける構造とした。このため、上記光の分散機能を維持しつつ、導光板21としての導光量を十分に確保することができる。
【0045】
(4)また、上記導光板21の光反射面21bには、光入射面21aに対して平行な複数のV溝21dを設けることとした。これにより、光反射面21bとしての反射効率が高められ、導光板21全体として輝度むらのない、より均一な導光が図られるようになる。
【0046】
(5)また、上記V溝21dについてはこれを、上記光反射面21bの全面にわたって同じ間隔にて、且つ、光入射面21aから離れるにしたがって徐々にその溝深さが深くなるように設定した。そのため、光入射面21aからの距離に拘わらず、表示装置としての輝度分布を略均一とすることができる。
【0047】
(6)しかもこの実施の形態では、導光板21の光出射面21cと液晶表示パネル60との間に、入射される光を拡散する拡散シート50を介在させている。これにより、上記溝21eやV溝21d等の加工跡を液晶表示パネル60側から見えにくくすることができる。
【0048】
なお、以上説明した第1の実施の形態は、例えば次のように変形して実施することもできる。
・上記実施の形態では、上記V溝21dを、光入射面21aから離れるにしたがって徐々にその溝深さが深くなる等間隔の溝として形成した。これに代えて、光入射面21aから離れるにしたがって徐々にその間隔が狭くなる同一深さの溝として形成しても上記に準じた効果を得ることはできる。
【0049】
(第2の実施の形態)
次に、図3および図4を参照して、本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置を具体化した第2の実施の形態について説明する。なお、これら図3及び図4において、先の図1および図2に示した第1の実施の形態の要素と同一若しくは対応する要素についてはそれぞれ同一若しくは対応する符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【0050】
図3に示されるように、この第2の実施の形態の表示装置も、液晶表示パネル60の側部に設けられた点光源10から入射される光を導光板を介して表示パネル全体に導く、いわゆる点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用している。ただし、この第2の実施の形態では、導光板22として、その光反射面22bに、前述したV溝に代えてしぼ加工が施されたものを使用している。そして、このしぼ加工の施された光反射面22bに、光分散手段として、先の第1の実施の形態と同じ形状を有する溝22eを設けるようにしている。すなわち、この溝22eも、点光源10から出射される光のうちの約9割を透過させ、残りの約1割を分散させるような深さ、形状をもって形成されている。
【0051】
図4は、上記導光板22の光出射面22c側からみた該導光板22と点光源10との関係について示したものである。ちなみに、先の図3は、この図4のA3−A3線に沿った断面構造に相当する。
【0052】
図4に示されるように、溝22eが形成された点光源10近傍では、同図4に矢印で示すように、点光源10から溝22eに向かって垂直方向に入射される光の約1割が、溝22eの傾斜面R1およびR2にて略均等に分散される。そしてこうして分散される光は、同図4に二点鎖線にて示す領域、すなわち、従来、暗部領域Zとなっていた領域にも供給されるようになる。
【0053】
そして、同図4では便宜上図示を割愛したが、溝22eにより分散された光も、上記しぼ加工の施された光反射面22bや反射シート30(図3)によって反射された後、導光板22の内部に集束されて光出射面22cから出射される。そしてこの出射された光は、レンズシート40および拡散シート50によって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、液晶表示パネル60に入射される。これにより、点光源10の指向性に起因する上記暗部領域Zの発生を好適に抑制することができるようになり、この導光板22の光出射面22cの上面に配設される液晶表示パネル60の輝度むらも好適に抑制されるようになる。
【0054】
以上説明したように、この実施の形態によっても、先の第1の実施の形態の前記(1)〜(6)の効果に準じた効果を得ることができる。
なお、以上説明した第2の実施の形態は、例えば次のように変形して実施することもできる。
【0055】
・上記実施の形態では、導光板22の光反射面22bにしぼ加工を施すこととしたが、これに代えてサンドブラスト加工を施すようにしてもよい。
(第3の実施の形態)
続いて、図5および図6を参照して、本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置を具体化した第3の実施の形態について説明する。なお、これら図5及び図6においても、先の図1および図2に示した第1の実施の形態の要素と同一若しくは対応する要素についてはそれぞれ同一若しくは対応する符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【0056】
図5に示されるように、この第3の実施の形態の表示装置も、液晶表示パネル60の側部に設けられた点光源10から入射される光を導光板を介して表示パネル全体に導く、いわゆる点光源エッジライト方式のバックライト装置を採用している。ただしこの第3の実施の形態では、導光板23として、その内部に散乱剤としての光出射方向修正素子23dが配合された、いわゆる散乱導光板を用いている。
【0057】
ここで、導光板23に配合される光出射方向修正素子23dの粒径としては、これをPとした場合、「0.5μm ≦ P ≦10μm」程度の範囲のものを用いることができる。ただし、光効率等を考慮した場合には、この粒径Pも、「0.5μm ≦ P ≦5μm」程度の範囲のものを用いることが望ましい。この導光板23では、このような粒径の光出射方向修正素子23dが適宜の割合で配合されることによって、導光板としての前述した導光機能が実現されるようになっている。
【0058】
そして、この第3の実施の形態にあっては、こうした光出射方向修正素子23dが配合された導光板23の光反射面23bに、光分散手段として、先の第1あるいは第2の実施の形態と同じ形状を有する溝23eを設けるようにしている。この溝23eも、点光源10から出射される光のうちの約9割を透過させ、残りの約1割を分散させるような深さ、形状をもって形成されている。
【0059】
図6は、上記導光板23の光出射面23c側からみた該導光板23と点光源10との関係について示したものである。ちなみに、先の図5は、この図6のA5−A5線に沿った断面構造に相当する。
【0060】
図6に示されるように、溝23eが形成された点光源10近傍では、同図6に矢印で示すように、点光源10から溝23eに向かって垂直方向に入射される光の約1割が、溝23eの傾斜面R1およびR2にて略均等に分散される。そしてこうして分散される光は、同図6に二点鎖線にて示す領域、すなわち、従来、暗部領域Zとなっていた領域にも供給されるようになる。
【0061】
そして、同図6では便宜上図示を割愛したが、溝23eにより分散された光も、上記光出射方向修正素子23dや反射シート30(図5)によって散乱および反射された後、導光板23の内部に集束されて光出射面23cから出射される。そしてこの出射された光は、レンズシート40および拡散シート50によって所望の角度範囲内に等方的に拡散された後、上記液晶表示パネル60に入射される。これにより、点光源10の指向性に起因する上記暗部領域Zの発生を好適に抑制することができるようになり、この導光板23の光出射面23cの上面に配設される液晶表示パネル60の輝度むらも好適に抑制されるようになる。
【0062】
以上説明したように、この実施の形態によっても、先の第1の実施の形態の前記(1)〜(6)の効果に準じた効果を得ることができる。
なお、以上説明した第3の実施の形態は、例えば次のように変形して実施することもできる。
【0063】
・上記実施の形態では、光出射方向修正素子23dの粒径を「0.5μm ≦P ≦10μm」程度の範囲としたが、配合割合との関係を考慮して、光効率を低下させない範囲にてこの粒径を適宜変更してもよい。
【0064】
・また、上記実施の形態は、先の第1の実施の形態または第2の実施の形態またはそれらの変形例と互いに組み合わせて実施することもできる。すなわち、上記実施の形態の散乱導光板として構成される導光板23の光反射面23bに、V溝、しぼ加工、またはサンドブラスト加工などが施されていてもよい。このように光反射面が形成される場合には、光の散乱機能がさらに高められるようになるため、より均一な輝度特性が実現されるようにもなる。
【0065】
その他、上記第1〜第3の各実施の形態に共通して変更可能な要素としては、以下のようなものがある。
・上記各実施の形態では、光分散手段を構成する溝を導光板の光反射面に設ける構造としたが、こうした溝を光出射面に設ける構造としてもよい。すなわち、入射光の分散機能という点に鑑みれば、溝の配設位置は光反射面に限られることなく、例えば図7に示すような導光板24でも十分にその効果を得ることはできる。同図7の例では、光入射面24aに入射される光の位置に対応して、光出射面24cの点光源10の近傍に上記光分散手段を構成する溝24eが設けられている。こうした場合でも、点光源10から入射される光は、溝24eにより分散された後、光反射面24bに形成されたV溝24dや反射シート30によって反射されて、光出射面24cから出射されるようになる。このことは、光反射面にしぼ加工やサンドブラスト加工が施されたもの(第2の実施の形態)、あるいは導光板として散乱導光板を用いたもの(第3の実施の形態)等にあっても同様である。
【0066】
・上記各実施の形態およびその変形例では、光反射面または光出射面のどちらかに選択的に光分散手段を構成する溝を形成したが、導光板全体としての導光量の低下を招かない範囲で、該溝を光反射面および光出射面の両方に設けるようにしてもよい。
【0067】
・上記各実施の形態およびその変形例では、点光源10の各々に対応して傾斜面R1およびR2を各1つずつ備える溝について例示した。これに代えて、例えば図8(a)に示す導光板25のように、上記傾斜面R1およびR2が複数に分割されるかたちで、すなわち溝25eとして例示する態様で上記分散手段を構成する溝を形成するようにしてもよい。
【0068】
・上記各実施の形態およびその変形例では、上記光分散手段として導光板に形成される溝の形状を、点光源10に対して傾斜配置される傾斜面R1およびR2が対称に接合された三角柱形状とした。しかし、該溝の形状はこれに限られることなく、例えば図8(b)に示す導光板26のように、点光源10に対向する面を頂面とし、この頂面にそれぞれ対称に対向する傾斜面が形成された台形状の溝26eとしてもよい。
【0069】
・また、傾斜面R1およびR2による光の分散機能という点に鑑みれば、溝が少なくとも傾斜面R1およびR2を有していれば、それらの効果を得ることができる。すなわち、図8(c)に例示する導光板27のように、点光源10に対向する辺を頂辺TEとしてこの頂辺TEに傾斜面R1およびR2が対称に接合された「く」の字形状の溝27eとしてもよい。なお、この「く」の字形状は、点光源10から離間される側にそれら傾斜面R1およびR2の接合部分が設けられる逆「く」の字形状であってもよい。
【0070】
・また、図8(d)に例示する導光板28のように、傾斜面R1およびR2が、点光源10にそれぞれ対称に対向して配置される「ハ」の字形状の溝28eとして形成することもできる。このようにした場合、これら傾斜面R1およびR2の間を通過する光との兼ね合いによって、前述した光分散機能に用いる光量を調整することもできる。また、このように傾斜面R1およびR2のみで溝を構成することにより、導光板に対して溝の占有する割合を比較的小さく設定することも可能となる。そのため、光出射面側からの溝の写り込みをより好適に抑制することができるようにもなる。なお、この「ハ」の字形状も、点光源10から離間される側にそれら傾斜面R1およびR2の間隔の狭い部分が設けられる逆「ハ」の字形状であってもよい。
【0071】
・上記各実施の形態およびそれらの変形例では、傾斜面R1およびR2の各傾斜角度を45°に設定したが、これら傾斜角度は任意に調整してもよい。また、これら傾斜面R1およびR2は、点光源10に対する傾斜角度が一定である平面に限らず、該傾斜角度が変化する曲面であってもよい。このように、傾斜面R1およびR2の傾斜角度を調整することにより、点光源10から入射される光の分散方向や分散量を任意に変更させることができる。
【0072】
・上記各実施の形態およびそれらの変形例では、上記光分散手段を構成する溝の深さを、点光源10から出射される光のうちの約9割を透過させ、残りの約1割を点光源10の近傍に分散させるような形状、深さをもって形成した。しかし、この割合、すなわち溝の形状、深さは、導光板としての所望とする導光量に応じて適宜に変更することができる。
【0073】
・また、点光源近傍の光の届かない暗部領域の発生を抑制するという意味においては、これら溝の配設位置、形状、溝の深さ、傾斜角度、および分割態様を、所望の輝度分布態様に基づいて適宜変更することも可能である。すなわち、上記各実施の形態やそれらの変形例の溝の配設位置、形状、溝の深さ、傾斜角度、および分割態様を適宜に変更したり、上記各実施の形態やそれらの変形例を互いに組み合わせて実施することも可能である。換言すれば、点光源近傍に入射される光の一部を分散する構造を有する導光板であれば、上記暗部領域の発生を抑制することはできる。
【0074】
・上記各実施の形態またはそれらの変形例では、導光板として、点光源の配設された光入射面から離れるにしたがって次第に薄くなる断面楔形形状のものを採用したが、該導光板は、一定の肉厚にて形成される平板形状のものであってもよい。
【0075】
・上記各実施の形態またはそれらの変形例では、2つの点光源が配設される場合について例示したが、これら配設される点光源の数は任意である。もっとも、本発明の上記構成によれば、導光板の光入射面に占める点光源の配設割合が低いほど高い効果が奏されることとなる。
【0076】
・上記各実施の形態またはそれらの変形例では、導光板の材料としてアクリル樹脂を採用したが、導光板の材料はこれに限らず、透光性の材料であれば適宜に採用することができる。ちなみに、こうした透光性の材料としては他に、ポリメタアクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルの単独もしくは共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルペンテン等熱可塑性樹脂、あるいは紫外線または電子線で架橋した多官能のウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等のアクリレート、不飽和ポリエステル等透明な樹脂、透明なガラス、透明なセラミック等がある。
【0077】
【発明の効果】
請求項1〜9に記載の導光板によれば、その光入射面から入射される光が点光源近傍にて分散されて、従来、暗部領域とされていた領域にこれら分散された光が入射されるようになる。このため、点光源の指向性に起因する暗部領域の発生をより簡素な構造にて抑制することができる。また特に、請求項2〜6に記載の導光板のように、点光源に対して傾斜配置される傾斜面を有する溝を形成することで、こうした光の分散機能を簡易且つ好適に確保することができる。さらに請求項7〜9に記載の導光板によれば、これを用いるバックライト装置や表示装置の輝度特性の向上も併せて図られるようになる。
【0078】
また、請求項10〜18に記載のバックライト装置によれば、その導光板として、上記請求項1〜9のいずれかに記載の導光板を採用することで、それぞれ上記に準じた暗部領域の発生の抑制や輝度特性の向上(輝度の均一化)が図られ、ひいてはその性能の向上に併せて、さらなる小型化が期待できるようになる。
【0079】
また、請求項19または20に記載の表示装置によれば、そのバックライト装置として、上記請求項10〜18のいずれかに記載のバックライト装置を採用することで、表示装置としての体格の増大を招くことなく、あるいはさらなる小型化を可能としつつ、所望とされる表示特性を的確に確保することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置の第1の実施の形態について、その側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図2】同実施の形態の導光板と点光源との関係を示す平面図。
【図3】本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置の第2の実施の形態について、その側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図4】同実施の形態の導光板と点光源との関係を示す平面図。
【図5】本発明にかかる導光板およびバックライト装置および表示装置の第3の実施の形態について、その側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図6】同実施の形態の導光板と点光源との関係を示す平面図。
【図7】上記各実施の形態の変形例についてその側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図8】(a)〜(d)は、光分散手段を構成する溝の変形例を模式的に示す部分平面図。
【図9】導光板およびバックライト装置を含む従来の表示装置について、その側部断面構造を模式的に示す断面図。
【図10】該従来の表示装置の導光板と点光源との関係を示す平面図。
【図11】点光源の一般的な指向性を示す図。
【図12】上記指向性に起因して暗部領域が生じている導光板と点光源との関係を示す平面図。
【符号の説明】
10…点光源、21、22、23、24、25、26、27、28…導光板、21a、22a、23a、24a…光入射面、21b、22b、23b、24b…光反射面、21c、22c、23c、24c…光出射面、21d、24d…V溝、21e、22e、23e、24e、25e、26e、27e、28e…溝(光分散手段)、23d…光出射方向修正素子、30…反射シート、40…レンズシート、50…拡散シート、60…液晶表示パネル。
Claims (20)
- 1乃至複数の点光源が配設される光入射面と、該光入射面に入射される光を反射する光反射面と、該光反射面にて反射される光を出射する光出射面とを有する導光板において、
前記点光源の近傍に配設されて、該点光源から入射される光の一部を分散させる光分散手段を備える
ことを特徴とする導光板。 - 前記光分散手段が、前記点光源に対して傾斜配置される傾斜面を有する溝からなる
請求項1に記載の導光板。 - 前記溝は、前記点光源に対向する辺を頂辺として該頂辺に前記傾斜面が対称に接合された「く」の字形状もしくは三角柱形状の溝として形成されてなる
請求項2に記載の導光板。 - 前記溝は、前記傾斜面が前記点光源に対称に対向する「ハ」の字形状の溝として形成されてなる
請求項2に記載の導光板。 - 前記溝は、前記傾斜面が複数に分割されるかたちで設けられてなる
請求項2〜4のいずれかに記載の導光板。 - 前記溝が、前記光反射面および前記光出射面の少なくとも一方に設けられてなる
請求項2〜5のいずれかに記載の導光板。 - 前記光反射面には、前記光入射面に対して平行な複数のV溝が設けられてなる
請求項1〜6のいずれかに記載の導光板。 - 前記光反射面には、しぼ加工もしくはサンドブラスト加工が施されてなる
請求項1〜6のいずれかに記載の導光板。 - 当該導光板が散乱導光板からなる
請求項1〜8のいずれかに記載の導光板。 - 1乃至複数の点光源と、光入射面および光反射面および光出射面を有して前記点光源から前記光入射面に入射される光を前記光出射面に出射する導光板と、該導光板の前記光入射面と前記光出射面とを除く面を囲むかたちで配設される反射シートとを備えるバックライト装置において、
前記導光板には、前記点光源の近傍に配設されて、該点光源から入射される光の一部を分散させる光分散手段が設けられてなる
ことを特徴とするバックライト装置。 - 前記光分散手段が、前記点光源に対して傾斜配置される傾斜面を有する溝からなる
請求項10に記載のバックライト装置。 - 前記溝は、前記点光源に対向する辺を頂辺として該頂辺に前記傾斜面が対称に接合された「く」の字形状もしくは三角柱形状の溝として形成されてなる
請求項11に記載のバックライト装置。 - 前記溝は、前記傾斜面が前記点光源に対称に対向する「ハ」の字形状の溝として形成されてなる
請求項11に記載のバックライト装置。 - 前記溝は、前記傾斜面が複数に分割されるかたちで設けられてなる
請求項11〜13のいずれかに記載のバックライト装置。 - 前記溝が、前記光反射面および前記光出射面の少なくとも一方に設けられてなる
請求項11〜14いずれかに記載のバックライト装置。 - 前記導光板の光反射面には、前記光入射面に対して平行な複数のV溝が設けられてなる
請求項10〜15のいずれかに記載のバックライト装置。 - 前記導光板の光反射面には、しぼ加工もしくはサンドブラスト加工が施されてなる
請求項10〜15のいずれかに記載のバックライト装置。 - 前記導光板が散乱導光板からなる
請求項10〜17のいずれかに記載のバックライト装置。 - 請求項10〜18のいずれかに記載のバックライト装置と、前記導光板の前記光出射面に対応して配設される非発光型の表示手段とを備える表示装置。
- 前記導光板の前記光出射面と前記表示手段との間には、入射される光を拡散する拡散シートが介在されてなる
請求項19に記載の表示装置。
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