JP2004294665A

JP2004294665A - バックライト

Info

Publication number: JP2004294665A
Application number: JP2003085420A
Authority: JP
Inventors: Yukichika Hashimoto; 幸周橋本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】光源の非有効発光部分に起因する暗部の発生を緩和し、かつ光漏れを抑制して、発光の均一性が高いサイドライト型のバックライトを提供する。
【解決手段】導光板２の側面である入光面３に沿って線状光源４が設けられたサイドライト型のバックライトである。入光面３は、表面粗さを大として光を拡散させることにより暗部を改善する両端高粗度部１５と、表面粗さが前記両面高粗度部１５より小である中央低粗度部１６とを有する。線状光源４の非有効発光部分２０と有効発光部分２１との境界位置を発光境界位置としたとき、両端高粗度部１５と中央低粗度部１６との境界位置である粗度境界位置は、この発光境界位置よりも端部側に位置する。前記発光境界位置と前記粗度境界位置とを含んだ部分には、表面粗さが端部側ほど大となるように連続的に変化する連続的変化部が設けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光の均一性を確保しうるサイドライト型のバックライトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置などに用いられるバックライトでは、サイドライト型のバックライトとして装置全体を薄型化することが行われている。即ち、このサイドライト型バックライトでは、板状の導光板の側方に冷陰極管等の線状光源を配するとともに、この線状光源に対向した導光板側面を入光面としており、この側面から入射した光は、導光板の下面に設けられた反射板により反射されつつ、導光板上面の出光面から出射される。
【０００３】
バックライトにおいては、発光の均一性を確保することが極めて重要である。そのため、例えば導光板の底面部に白色ドット印刷等の印刷加工や粗面加工などを施し、入射光を適宜拡散させつつ反射させて発光の均一性や輝度を向上させるようになっている。また、発光の均一性を更に向上させるため、入光面に粗面加工を施したり、反射板において前記印刷加工や粗面加工の分布を適宜調整するなどの工夫がなされている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５２３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来技術によっても、発光の均一性は十分ではなかった。即ち、図４の斜視図に示すように、導光板２の一側面である入光面３に沿って線状光源４が設けられたバックライトにおいて、矩形である出光面８の角部分であって入光面３の両端付近の部分には、輝度が少ない暗部４０が発生してしまっていた。これは線状光源の両端部に存在する非有効発光部分２０に起因するものである。即ち、サイドライト型のバックライトにおいて、入光面３である側面の長手方向長さを線状光源４の長手方向長さと同程度とすると、入光面３の長手方向両端側は、線状光源４の非有効発光部分２０と対向することになり、この対向部分において入光量が不足する。
【０００６】
この暗部を解消する方法として、入光面３の両端付近を高粗度面として光を拡散させることにより、暗部４０にまで光が届くようにすることが考えられる。そのようにすると、暗部４０による輝度ムラは改善がみられるものの、この高粗度面が光源４の非有効発光部分２０でなく有効発光部分２１と対向した場合には異常発光を起こしてしまう。即ちこの場合、暗部の周辺部分等に光漏れ（射し込み）４１が発生してしまう。
【０００７】
このような光漏れを防止しつつ暗部を減少させるためには、光源の有効発光部分に対して入光面の高粗度部を対向させることなく、光源の非有効発光部分にのみ高粗度部を設ければよい。しかしながら、主として組立時のばらつきにより導光板と光源の相対的位置にズレが生じるため、光源の非有効発光部分に対向した位置にのみ過不足無く高粗度部を設けることは極めて困難である。したがって、光漏れが顕著となり、あるいは、暗部による輝度ムラを緩和することが困難な状況となっていた。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、光源の非有効発光部分に起因する暗部の発生を緩和し、かつ光漏れを抑制して、発光の均一性が高いサイドライト型のバックライトを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明では、導光板の側面を入光面とし、この入光面に沿って線状光源が設けられたサイドライト型のバックライトにおいて、前記入光面は、その長手方向両端側に位置し表面粗さを大として光を拡散させることにより暗部を改善する両端高粗度部と、この両端高粗度部以外の部分であって表面粗さが前記両端高粗度部より小である中央低粗度部とを有するとともに、前記線状光源の長手方向両端側に存在する非有効発光部分と有効発光部分との長手方向境界位置を発光境界位置としたとき、前記両端高粗度部と前記中央低粗度部との長手方向境界位置である粗度境界位置が、この発光境界位置よりも端部側に位置し、さらに、前記発光境界位置と前記粗度境界位置とを含んだ部分には、表面粗さが端部側ほど大となるように連続的に変化する連続的変化部が設けられている、ことを特徴とするバックライトとしている。このようにすると、両端高粗度部により入光面両端部で光が拡散されるため、光源両端の非有効発光部分に起因する暗部が緩和される。また、両端高粗度部と中央低粗度部との長手方向境界位置である粗度境界位置が発光境界位置よりも端部側に位置しており、両端高粗度部と光源の有効発光部分が対向することが無いため、光漏れを抑制することができる。さらに、連続的変化部により、光源の発光境界位置及び入光面の粗度境界位置を含んだ部分の表面粗さが連続的に変化しているので、粗度境界位置と発光境界位置との相対的位置関係に誤差が生じた場合でも、発光境界位置における表面粗さが急激に変化しないので、光漏れや暗部発生が抑制される。また、連続的変化部では、より光が不足する端部側ほど粗度をより大きくして光をより拡散させているので、暗部の発生を効果的に緩和することができる。
【００１０】
また、前記連続的変化部における十点平均粗さの変化量は７μｍ以上であることを特徴とするバックライトとするのが好ましい。このようにすると、入光面の中央低粗度部から両端高粗度部にかけて十点平均粗さを連続的に変化させつつ、特に光の少ない端部寄り部分の表面粗さを十分に大きくして光をより拡散しうるので、暗部の発生がより効果的に緩和される。なお、連続的変化部における十点平均粗さの変化量とは、連続的変化部における十点平均粗さの最大値と最小値との差である。十点平均粗さとは、ＪＩＳＢ０６０１―１９９４に規定される十点平均粗さＲｚのことである。
【００１１】
また、導光板の上面である出光面からの出射光が指向性を有する指向性バックライトとするのが好ましい。かかる指向性バックライトにおいては、発光される光に指向性を持たせているので、導光板内外において光の拡散が少なく、暗部がより顕在化しやすくなる。よって、暗部の発生を抑える本発明は、指向性バックライトにおいてより効果的なものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態である、液晶表示装置用のサイドライト型バックライトの導光板と線状光源を示す斜視図であり、図２は、このバックライトの概略構成を示す断面図である。このバックライト１では、くさび型の導光板２の一側面を入光面３とし、この入光面３に沿って、かつこの入光面３に対向する位置に線状光源４が設けられている。この線状光源４としては、通常冷陰極管が用いられる。また、線状光源４の周囲は、入光面３側を除いて断面略コの字型のリフレクタ５で覆われており、このリフレクタ５により光源からの光がその内面で反射され入光面３に導かれる。また、導光板２の底面１０の下方には、入射光を反射するための反射板７が設けられている。
【００１３】
導光板２は、線状光源４から遠い位置ほどその面厚さが薄くなっている断面くさび型の形状を成す。また、導光板２の底面１０の表面はレンチキュラー形状あるいはレンズ形状（図示しない）に加工されており、さらに、導光板２の上面である出光面８の上には、レンズシート９が設置されている。このような導光板２の底面１０の表面加工やレンズシート９は、出光面６からの出射光に指向性を付与するための手段として設けられている。導光板２の入光面３から入射した光は、導光板２内を全反射して伝播しつつ、臨界角を超えた場合に出光面８から出射するが、前述のようなレンチキュラー形状あるいはレンズ形状の加工、さらにはレンズシート９等の指向性付与手段により、出射光の向きが出光面８と垂直な方向に近くなるように補正される。また、出光面８の表面は梨地面に加工されており（図示省略）、発光を拡散しつつ均一化している。
【００１４】
図１に示すように、入光面３は、その長手方向両端側に位置し、表面粗さを大として光を拡散させることにより暗部を改善する両端高粗度部１５と、この両端高粗度部以外の部分であって表面粗さがこの両端高粗度部１５よりも小である中央低粗度部１６から構成されている。さらに、この両端高粗度部１５のうちの一部を含んだ長手方向両端付近は、表面粗さが端部ほど大となるように連続的に変化する連続的変化部１７とされている。
【００１５】
次に、線状光源４と入光面３各部との長手方向の位置関係について詳細に説明する。図３は、この位置関係を分かりやすく説明するための図である。この図３は、導光板２の入光面３を正面から見た図を下に示し、線状光源４の側面図をその上に示したもので、両者の長手方向位置関係はバックライトにおける位置関係と同じとしている。
【００１６】
本実施形態では、線状光源４の長手方向長さＬ４と、入光面３の長手方向長さＬ３とが略同一となっており、両者の長手方向両端位置が略一致した状態となっている。線状光源４の長手方向両端側には非有効発光部分２０が存在するが、これは、線状電極４両端部の電極あるいは蛍光体無塗布部などにより不可避的に存在するものである。線状光源４の非有効発光部分２０と有効発光部分２１との長手方向境界位置が発光境界位置Ｍである。一方、入光面３は、その長手方向両端側に位置し表面粗さを大として光を拡散させることにより暗部を改善する両端高粗度部１５と、この両端高粗度部１５以外の部分であって表面粗さがこの両端高粗度部１５より小である中央低粗度部１６とからなる。この両端高粗度部１５と中央低粗度部１６との長手方向境界位置が粗度境界位置Ｓである。この粗度境界位置Ｓは、発光境界位置Ｍよりも距離Ｄだけ長手方向端部側に位置している。
【００１７】
以上の構成とすると、線状光源４の非有効発光部分２０のうち端部側の部分は入光面３の両端高粗度部１５と対向することになる。この両端高粗度部１５により入光面３の端部において光が拡散されるので、暗部４０（図４参照）の発生を緩和することができる。また、表面粗さが所定値以上に高い両端高粗度部１５が線状光源４の有効発光部分２１と対向することとなると、有効発光部分２１からの光が両端高粗度部１５により異常発光して光漏れが顕著となるが、本実施形態では、粗度境界位置Ｓが発光境界位置Ｍよりも長手方向端部側に位置しており、両端高粗度部１５が線状光源４の有効発光部分２１と対向することが無いため、光漏れが抑制される。ここで、組立のばらつき等により発光境界位置Ｍと粗度境界位置Ｓの相対的位置関係が逆転して、粗度境界位置Ｓが発光境界位置Ｍよりも中央部側となってしまうことがあり得る。しかし本実施形態では、両者間に長手方向距離Ｄを確保しているので、この距離Ｄがばらつきを吸収する許容範囲となり、かかる相対的位置関係の逆転は起こりにくくなる。
【００１８】
さらに、入光面３の両端部においては、発光境界位置Ｍよりも長手方向中央側の位置である連続的変化開始位置Ｒから、粗度境界位置Ｓよりも端部側である連続的変化終了位置Ｆまでの部分が、表面粗さが端部ほど大となるように連続的に変化する連続的変化部１７となっている。したがって、この連続的変化部１７は、入光面３の長手方向両端付近に位置し、発光境界位置Ｍ、粗度境界位置Ｓ、及び、両端高粗度部１５を含んだ部分となる。この連続的変化部１７は、その表面粗さが端部ほど大となるように連続的に変化している。このようにすると、組立のばらつき等により発光境界位置Ｍと粗度境界位置Ｓの相対的位置関係に誤差が生じた場合でも、発光境界位置Ｍ付近においてそれと対向する入光面３の表面粗さが急激に変化することがなく、光漏れや暗部発生を効果的に抑制することができる。また、光の少ない末端部分ほど粗度を粗くしているので、末端付近ほど光が拡散され、暗部を効果的に緩和できる。なお、この連続的変化部１７よりも端部側の部分、即ち、連続的変化終了位置Ｆから入光面３の末端までは表面粗さが一定となっている。また、両端部側に位置する２つの連続的変化開始位置Ｒに挟まれた部分の表面粗さは、２．４μｍ（十点平均粗さ）で一定である。
【００１９】
本発明において、非有効発光部分２０の長手方向長さＬ、両端高粗度部１５の長手方向長さＬ１、発光境界位置Ｍと粗度境界位置Ｓとの長手方向距離Ｄ、連続的変化部１７の長手方向長さＬ２、入光面３の長手方向長さＬ３、線状光源４の長手方向長さＬ４、等は特に限定されない。本実施形態のように、入光面３の長手方向長さＬ３と線状光源４の長手方向長さＬ４とが等しく、両者の長手方向端部位置が一致している場合、非有効発光部分２０の長手方向長さＬよりも両端高粗度部１５の長手方向長さＬ１を小さくすることにより、粗度境界位置Ｓを発光境界位置Ｍよりも長手方向端部側に位置させることができる。
【００２０】
発光境界位置Ｍと粗度境界位置Ｓとの長手方向距離Ｄは、０．５ｍｍ〜３ｍｍ、更には０．５ｍｍ〜１ｍｍとするのが好ましい。この値が大きすぎると非有効発光部分２０に対向する両端高粗度部１５が少なくなりすぎる傾向となり、小さすぎると組立のばらつき等により発光境界位置Ｍと粗度境界位置Ｓの位置関係が逆転してしまう可能性が高くなる。また、連続的変化部１７の長手方向長さＬ２は、非有効発光部分２０の長手方向長さＬの１，５倍〜２．５倍とするのが好ましく、更には２倍程度とするのが好ましい。この値が大きすぎるとＬ２が長くなりすぎて表面加工に手間がかかる傾向となり、この値が小さすぎると、組立のばらつき等を緩和できる領域が少なくなり、連続的変化部１７を設けたことによる効果が減少する傾向となる。
【００２１】
以上の点を考慮し、例えば、入光面３の長手方向長さＬ３が３００ｍｍ程度、線状光源４の長手方向長さＬ４が３１０ｍｍ程度のバックライトにおいて、非有効発光部分２０の長手方向長さＬが４ｍｍ程度であった場合、両端高粗度部１５の長手方向長さＬ１を３ｍｍ〜３．５ｍｍ程度、発光境界位置Ｍと粗度境界位置Ｓとの長手方向距離Ｄを０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度、連続的変化部１７の長手方向長さＬ２を７ｍｍ〜８ｍｍ程度とすることができる。
【００２２】
中央低粗面部１６と両端高粗度部１５を区分する表面粗さの境界値としては、十点平均粗さで７μｍ〜１８μｍとし、さらには１３μｍ程度とするのが好ましい。この値が小さすぎると両端高粗度部１５の粗度が低くなりすぎる傾向となり、この値が高すぎると中央低粗度部１６の粗度が高くなりすぎる傾向となるからである。また、中央低粗面部１６の表面粗さは、この十点平均粗さで２μｍ以上とするのが好ましい。この値が低すぎると、入光面３が鏡面状態となってしまうので、この鏡面部分が発光面に暗線として見えてしまうという所謂映り込み現象が起こる場合があるからである。
【００２３】
また、連続的変化部における十点平均粗さの変化量は、７μｍ以上とするが、さらには１１μｍ以上とすると、特に光の少ない両端側末端部分付近における粗度を十分に高くして光を拡散できるので好ましい。この変化量の上限としては、１６μｍ以下とするのがよい。この値が大きすぎると、両端側末端部分付近の十点平均粗さが大きくなりすぎて、異常発光したり加工が難しくなる場合があるからである。
【００２４】
本実施形態では、発光境界位置Ｍよりも長手方向中央側の位置である連続的変化開始位置Ｒから、粗度境界位置Ｓよりも端部側であってかつ末端にまでは至らない位置Ｆまでの部分が連続的変化部１７となっている。本発明の連続的変化部１７は、このような態様に限定されず、発光境界位置Ｍと粗度境界位置Ｓとを含んだ部分の表面粗さが端部側ほど大となるように連続的に変化していればよい。たとえば、発光境界位置Ｍよりも長手方向中央側の位置である連続的変化開始位置Ｒから末端（入光面３の長手方向末端）までを連続的変化部１７としてもよい。
【００２５】
前記実施形態のバックライトでは指向性付与手段を有しているが、本発明は指向性付与手段を有する所謂指向性バックライトに限定されない。ただし、指向性バックライトの場合は、導光板２の底面１０や出光面８の上方などに設けられた指向性付与手段により、発光される光が指向性を有することとなり、導光板内外において光の拡散が少なく、暗部がより顕在化しやすくなる。サイドライト型のバックライトには、導光板の底面等に白色ドット等を印刷したタイプのものや、導光板底面をシボ加工等するとともに導光板上面を鏡面等とした所謂印刷レスタイプなどの指向性を有さないものもあるが、暗部の発生を抑える本発明は、暗部の発生しやすい指向性バックライトの欠点を効果的に抑制する点で好ましい。
【００２６】
導光板２を粗面に加工する手法としては、成形金型等によるシボ加工、サンドペーパーによる加工、サンドブラスト加工、化学的エッチング処理、切削器による加工等、種々の粗面形成手段を採用することができる。また、連続的変化部１７の加工は、これら種々の加工方法において表面粗さを連続的に変化させるようにすればよく、例えば、先ず表面粗さが一定である粗面を形成しておいて、次いで両端部のみを別途ヤスリや別の刃で削る工程を適宜繰り返すにより、粗度を連続的に変化させることができる。好ましくは、切削機等の加工機とワークとなる導光板２との相対速度を連続的に変化させ、及び／又は、切削機等の加工機の回転数を連続的に変化させることにより、表面粗さを連続的に変化させるのが良い。このようにすると少ない工程で効率よく、しかも精度よく連続的変化部１７を加工することができる。
【００２７】
なお、前記実施形態ではくさび型の導光板２としたが、本発明はこれに限定されず、導光板の上面と下面が平行面である平板形状の導光板にも適用できることはいうまでもない。また実施形態では、入光面３は導光板２の一の側面のみであったが、本発明はこれに限定されず、複数面を入光面とするものでもよい。ただし、実施形態のように入光面３が一の側面のみの場合は、他の側面からの入光により暗部が緩和されることがないので、より暗部が発生しやすい。従って本発明は、入光面３が一の側面の場合により好ましい。
なお、本発明において、連続的変化部１７における表面粗さの好ましい連続的な変化としては次のようにするのがよい。即ち、連続的変化部１７の任意の長手方向位置において、長手方向長さで１０ｍｍの間隔をおいて２カ所で十点平均粗さを測定した場合、これら２つの十点平均粗さの差が１０μｍ以上であるような変化とするのがよい。
【００２８】
【発明の効果】
光源の非有効発光部分に起因する暗部の発生を緩和し、かつ光漏れを抑制して、発光の均一性が高いサイドライト型のバックライトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるサイドライト型バックライトの導光板と線状光源を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態であるサイドライト型バックライトの概略構成を示す断面図である。
【図３】線状光源４と入光面３各部との長手方向の位置関係について説明するための図である。
【図４】従来のサイドライト型バックライトの導光板と線状光源を示す斜視図である。
【符号の説明】
１バックライト
２導光板
３入光面
４線状光源
５リフレクタ
６出光面
７反射板
８出光面
１５両端高粗度部
１６中央低粗度部
１７連続的変化部
２０非有効発光部分
２１有効発光部分
４０暗部
Ｍ発光境界位置
Ｓ粗度境界位置
Ｒ連続的変化開始位置
Ｆ連続的変化終了位置

Claims

導光板の側面を入光面とし、この入光面に沿って線状光源が設けられたサイドライト型のバックライトにおいて、
前記入光面は、
その長手方向両端側に位置し表面粗さを大として光を拡散させることにより暗部を改善する両端高粗度部と、この両端高粗度部以外の部分であって表面粗さが前記両端高粗度部より小である中央低粗度部とを有するとともに、
前記線状光源の長手方向両端側に存在する非有効発光部分と有効発光部分との長手方向境界位置を発光境界位置としたとき、前記両端高粗度部と前記中央低粗度部との長手方向境界位置である粗度境界位置が、この発光境界位置よりも端部側に位置し、
さらに、前記発光境界位置と前記粗度境界位置とを含んだ部分には、表面粗さが端部側ほど大となるように連続的に変化する連続的変化部が設けられている、
ことを特徴とするバックライト。
前記連続的変化部における十点平均粗さの変化量は７μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のバックライト。
前記導光板の上面である出光面からの出射光が指向性を有する指向性バックライトとしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のバックライト。