JP2005183363A - 導光板、それを備えた照明装置、及び、液晶表示装置、並びに、導光板成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面粗さが変化する境界部で輝度ムラが発生することのない導光板を提供する。
【解決手段】 導光板１２１は、少なくとも一方表面に、表面粗さの相対的に小さい第１領域１０と、表面粗さの相対的に大きい第２領域２０と、が隣接して形成されている。第１領域１０と第２領域２０との境界部３０には、複数の表面粗さ態様Ａ，Ｂにより形成された境界線ぼかしパターンが構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトなどの照明装置に用いられる導光板、それを備えた照明装置、及び、液晶表示装置、並びに、導光板成形型に関する。

液晶表示装置のバックライトは、一般的に、導光板を中心に、その反射側に反射シートが設けられている一方、出光面側にプリズムシートや拡散シート又は偏光反射シートが積層して設けられており、導光板側端から入光した光をその出光面から均一に出光し、拡散シート又は偏光反射シートの前方に置かれた液晶表示パネルを均一に照射する。このような導光板は、反射面（反射シート側）及び出光面に凸状のシボと称される突起が所定の表面粗さで形成され、出光面から出光する光の方向や広がり、或いは、輝度や均整度が調整されている。

特許文献１には、光を乱反射する反射パターンを有する導光板を備え、面状の照明を行うバックライト等の照明装置において、導光板の一方の面に設けられた第１の反射パターンと、導光板の他方の面の、第１の反射パターンと重ならない位置に設けられた第２の反射パターンとを備えたものが開示されている。そして、これによれば、反射パターンが互いに重ならないように配置されているので、２つの反射パターンによって乱反射した光がそれぞれ反対側の面の反射パターンの隙間から放出され、１枚の導光板１で両面の照明が可能となる、と記載されている。

特許文献２には、端面から入射された光を表裏いずれかの面から出射すると共にこの出光面側に無数の微小な球面状シボが設けられ、対向する面に入光面に直交する方向でプリズムが連続的に設けられた指向性導光板であって、出光面において相対的に輝度が低くなる領域に微小な角状シボを重ねた拡散シボパターンを設けることが開示されている。そして、これによれば、均斉でかつ高輝度な大画面用の面光源を実現し得る、と記載されている。

ところで、導光板は、一般に、射出成形によって成形されるものであり、シボは、金型に設けられた入子の成形面に形成された凹状の凹みのシボ転写によって形成される。ここで、入子の凹みは、サンドブラスト法などにより形成される。具体的には、まず、成形される導光板の特性として輝度や均斉度を調整するために入子全面を軽くサンドブラストし、次に、表面粗さをより粗くしたい部分を再度サンドブラストする。

ところが、入子の表面粗さが成形品である導光板の表面粗さに対応するところ、上記のような方法で入子に凹みを形成した場合、成形された導光板から光を出光させたときに、表面粗さが変化する境界部分で輝度ムラが発生し、これが液晶表示装置の表示画面に現れるという問題がある。

特許文献３には、導光板成形用金型入子の表面にショットブラスト材を制御された圧力にて平行に帯状に投射して導光板成形用金型入子の成形表面にシボによるグラデーションパターンを形成する方法であって、シボの直径及び深さの異なる隣接ブラスト帯間において、シボ形成圧力変化量の差を０.０２ＭＰａ以下とすることが開示されている。そして、これによれば、シボによるグラデーションパターンの形成において、ブラスト帯の境目に筋ムラが発生しないようにすることができる、と記載されている。
特開平１０−１８８６４２号公報 特開２００２−１６９０３３号公報 特開２００３−３９４８７号公報

本出願の目的は、表面粗さが変化する境界部で輝度ムラが発生することのない導光板、それを備えた照明装置、及び、液晶表示装置、並びに、導光板成形型を提供することである。

上記の目的を達成する本発明は、
少なくとも一方表面に、表面粗さの相対的に小さい第１領域と、表面粗さの相対的に大きい第２領域と、が隣接して形成された導光板であって、
上記第１領域と上記第２領域との境界部には、複数の表面粗さ態様により形成された境界線ぼかしパターンが構成されている。

上記の構成によれば、第１領域と第２領域との境界部に境界線ぼかしパターンが構成されているので、第１領域と第２領域との境界部で表面粗さが大きく不連続に変化することなく、境界線ぼかしパターンによって第１領域と第２領域との境界部で表面粗さの変化が緩和される。そのため、本発明の導光板から光源からの光を出光させたときでも、表面粗さが変化する境界部での輝度ムラの発生を抑制することができる。

ここで、表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）、平均高さ（Ｒｙ）、十点平均粗さ（Ｒｚ）のいずれであってもよい。

表面粗さ態様とは、導光板の第１領域、或いは、第２領域の表面粗さに対応して現れる表面態様である。例えば、表面粗さが小さい場合には鏡面に近い表面粗さ態様となり、表面粗さが大きい場合には粗面の表面粗さ態様となる。

上記境界線ぼかしパターンとしては、市松模様やモザイク模様の他、上記第１領域と上記第２領域との境界部に沿った凹凸噛合模様を挙げることができる。

上記境界線ぼかしパターンを市松模様とした場合、その市松模様を上記第１領域の表面粗さ態様と上記第２領域の表面粗さ態様とで形成するようにしてもよい。

導光板は一般的に射出成形によって製造されるが、第１及び第２領域並びにそれらの境界部の表面粗さを形成するためには、成形型の対応する成形面にサンドブラスト法などによる表面加工を施す必要がある。上記の構成のような市松模様の境界線ぼかしパターンとすれば、第１領域を形成するための表面加工と第２領域を形成するための表面加工とを行うだけで境界部対応部分の表面処理も行うことができるので、導光板成形型の表面加工の簡略化を図ることができる。

上記境界線ぼかしパターンをモザイク模様とした場合、そのモザイク模様を上記第１領域の表面粗さ態様と上記第２領域の表面粗さ態様との間の複数の表面粗さ態様で形成するようにしてもよい。

上記の構成のようなモザイク模様の境界線ぼかしパターンとすれば、導光板成形型の表面加工をサンドブラスト法により行う場合に、第１領域を形成するための表面処理から第２領域を形成するための表面処理までを段階を追って行えばよい。

上記境界線ぼかしパターンを凹凸噛合模様とした場合、その凹凸噛合模様を上記第１領域の表面粗さ態様と上記第２領域の表面粗さ態様とで形成するようにしてもよい。

上記の構成のような凹凸噛合模様の境界線ぼかしパターンとすれば、第１領域を形成するための表面加工と第２領域を形成するための表面加工とを行うだけで境界部対応部分の表面処理も行うことができるので、導光板成形型の表面加工の簡略化を図ることができる。

本発明の導光板は、面光源を構成するような照明装置や液晶表示装置のライトバルブとしての液晶表示パネルの背面側に設けられたバックライトに使用することができる。

本発明の導光板は、例えば、射出成形により製造されるが、そのとき用いられる導光板成形型は、導光板の第１及び第２領域を有する面に対応した成形面が、導光板の第１領域と第２領域との境界部に、複数の表面粗さ態様により形成された境界線ぼかしパターンが構成されるように、表面加工が施されたものであればよい。

ここで、かかる表面加工としては、例えば、サンドブラスト法によるものを挙げることができる。

以上のように、本発明によれば、第１領域と第２領域との境界部に境界線ぼかしパターンが構成されており、境界線ぼかしパターンによって第１領域と第２領域との境界部で表面粗さの変化が緩和されるので、光源からの光を出光させたときでも、表面粗さが変化する境界部での輝度ムラの発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液晶表示装置１００を示す。

この液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１１０と、その背面側に設けられたバックライト（照明装置）１２０と、を備えている。

液晶表示パネル１１０は、一対の基板によって液晶層が狭持されたものであり、ライトバルブとして機能するようになっている。

バックライト１２０は、例えば、透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）で形成された楔形の導光板１２１を有しており、その導光板１２１の厚肉側側端に冷陰極放電管１２２が設けられている。冷陰極放電管１２２は光源用ゴムホルダ１２３によって保持されており、それをコの字状に囲い、また、導光板１２１のうら面側、つまりは非出射面側を覆うように反射シート１２４が設けられている。さらに、導光板１２１のおもて面側、つまりは出射面側にはプリズムシート１２５及び拡散シート１２６が順に積層されるように設けられている。そして、バックライト１２０は、導光板１２１の出射面側から液晶表示パネル１１０に対して均一な光を出射する面光源として機能するようになっている。

図２は、導光板１２１を示す。

導光板１２１は、出射面であるおもて面及び／又は非出射面であるうら面が所定の表面粗さに仕上げられている。具体的には、表面ほぼ全体的に一定の大きさの突起状のシボが所定密度で配設されて、それが表面粗さの相対的に小さい第１領域１０に構成されており、一方、冷陰極放電管１２２からの導光量が少ない部分、例えば、光の反射拡散が不足する厚肉端面近傍部分１２１ａや光量の絶対量が不足する薄肉端面近傍部分１２１ｂ、それに、光源用ゴムホルダ１２３に起因する導光量不足が反映される厚肉側両隅部分１２１ｃ等が、光の反射拡散がより強くなるように、表面粗さの相対的に大きい第２領域２０に構成されている。ここで、表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）、平均高さ（Ｒｙ）、或いは、十点平均粗さ（Ｒｚ）である。

図３は、導光板１２１の表面を示す。

そして、第１領域１０と第２領域２０との境界部３０には、複数の表面粗さ態様、つまり、表面粗さに対応して現れる表面態様の配列により形成された境界線ぼかしパターンが構成されている。具体的には、境界線ぼかしパターンは、図３に示すように、第１領域１０の表面粗さ態様Ａと第２領域２０の表面粗さ態様Ｂとで形成された各正方形要素の一辺が２〜３ｍｍである市松模様である。

この導光板１２１によれば、第１領域１０と第２領域２０との境界部３０に市松模様からなる境界線ぼかしパターンが構成されているので、図４に示すように第１領域１０と第２領域２０との境界部３０で表面粗さが大きく不連続に変化することなく、境界線ぼかしパターンによって第１領域１０と第２領域２０との境界部３０で表面粗さの変化が緩和される。そのため、導光板１２１から光源からの光を出光させたときでも、表面粗さが変化する境界部３０での輝度ムラの発生を抑制することができる。

このような導光板１２１は、射出成形によって製造することができる。

図５は、導光板１２１を成形するための導光板成形用金型（導光板成形型）２００を示す。

この導光板成形用金型２００は、楔形の導光板１２１の外形に対応したキャビティ２１０を有しており、導光板１２１のおもて面及び／又はうら面に対応して入子２２０が設けられている（図５では、導光板１２１の一方の表面の成形のための入子２２０のみを図示している。）。入子２２０の成形面は、成形される導光板１２１表面の突起状のシボに対応して、凹状の多数の凹みを形成する表面加工が施されている。具体的には、成形面全体を例えば粗さ４００番程度以下にサンドブラストし、次いで、第１領域１０に対応する部分及び境界部３０の第１領域１０の表面粗さ態様Ａとする部分に対応する部分をマスキングし、再度、露出した部分、つまり、第２領域２０に対応する部分及び境界部３０の第２領域２０の表面粗さ態様Ｂとする部分に対応する部分を例えば２０番程度以上にサンドブラストする表面加工が施されている。上記導光板１２１では、境界部３０が第１領域１０の表面粗さ態様Ａと第２領域２０の表面粗さ態様Ｂとで形成された市松模様に構成されているので、このように、第１領域１０を形成するための表面加工と第２領域２０を形成するための表面加工とを行うだけで境界部対応部分の表面処理も行うことができる。

以上の導光板成形用金型２００は、射出成形機のノズルの先端に取り付けられ、射出成形機から射出された溶融樹脂がキャビティ２１０内に充填されて冷却されることにより、入子２２０成形面が転写された上記構成の導光板１２１を成形するようになっている。

（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る液晶表示装置は、導光板１２１の構成を除いて実施形態１と同一である。なお、実施形態１と同一部分は同一符号で示している。

図６は、導光板１２１の表面を示す。

この導光板１２１では、第１領域１０と第２領域２０との境界部３０に、複数の表面粗さ態様、つまり、表面粗さに対応して現れる表面態様の配列により形成された境界線ぼかしパターンが構成されている。具体的には、境界線ぼかしパターンは、第１領域１０の表面粗さ態様Ａと、第２領域２０の表面粗さ態様Ｂと、その中間の表面粗さ態様Ｃと、で形成された各正方形要素の一辺が２〜３ｍｍであるモザイク模様である。その他の構成及び作用効果は実施形態１の導光板１２１と同一である。また、モザイク模様は、図６に示すものに限られず、図７に示すようなものであってもよい。

この導光板１２１を成形するための導光板成形用金型の入子２２０の成形面は、成形される導光板１２１表面の突起状のシボに対応して、凹状の多数の凹みを形成する表面加工が施されている。具体的には、成形面全体を低粗さにサンドブラストし、次いで、第１領域１０に対応する部分及び境界部３０の第１領域１０の表面粗さ態様Ａとする部分に対応する部分をマスキングし、再度、露出した部分を中間粗さにサンドブラストし、次いで、中間表面粗さ態様Ｃとする部分に対応する部分をマスキングし、再度、露出した部分、つまり、第２領域２０に対応する部分及び境界部３０の第２領域２０の表面粗さ態様Ｂとする部分に対応する部分を高粗さにサンドブラストする表面加工が施されている。上記導光板１２１では、境界部３０が第１領域１０の表面粗さ態様Ａと第２領域２０の表面粗さ態様Ｂとそれらの中間の表面粗さ態様Ｃとで形成されたモザイク模様に構成されているので、第１領域１０を形成するための表面処理から第２領域２０を形成するための表面処理までを段階を追って行えばよい。その他の構成及び導光板１２１の成形方法は実施形態１と同一である。

（実施形態３）
本発明の実施形態３に係る液晶表示装置は、導光板１２１の構成を除いて実施形態１と同一である。なお、実施形態１と同一部分は同一符号で示している。

図８は、導光板１２１の表面を示す。

この導光板１２１では、第１領域１０と第２領域２０との境界部３０に、複数の表面粗さ態様、つまり、表面粗さに対応して現れる表面態様により形成された境界線ぼかしパターンが構成されている。具体的には、境界線ぼかしパターンは、第１領域１０と第２領域２０との境界部３０に沿った凹凸噛合模様である。この凹凸噛合模様は、表面粗さ態様Ａの第１領域１０と表面粗さ態様Ｂの第２領域２０との境界部において、それらの境界線が矩形波状に形成され、第１領域１０の端部の櫛歯状の凹凸と第２領域２０の端部の櫛歯状の凹凸とが噛合するように形成されたものである。この櫛歯状の凹凸は、その幅が１ｍｍ以下、或いは、２〜３ｍｍ程度、或いは、３ｍｍ以上であり、また、その長さが２〜２０ｍｍ程度である。その他の構成及び作用効果は実施形態１の導光板１２１と同一である。

この導光板１２１を成形するための導光板成形用金型の入子２２０の成形面は、成形される導光板１２１表面の突起状のシボに対応して、凹状の多数の凹みを形成する表面加工が施されている。具体的には、成形面全体を例えば粗さ４００番程度以下にサンドブラストし、次いで、第１領域１０に対応するをマスキングし、再度、露出した部分、つまり、第２領域２０に対応する部分を例えば２０番程度以上にサンドブラストする表面加工が施されている。上記導光板１２１では、境界部３０が第１領域１０の表面粗さ態様Ａと第２領域２０の表面粗さ態様Ｂとで形成された凹凸噛合模様に構成されているので、このように、第１領域１０を形成するための表面加工と第２領域２０を形成するための表面加工とを行うだけで境界部対応部分の表面処理も行うことができる。その他の構成及び導光板１２１の成形方法は実施形態１と同一である。

（その他の実施形態）
上記実施形態１〜３では、楔型の導光板１２１としたが、特にこれに限定されるものではなく、平板状のものであってもよい。

また、上記実施形態１〜３では、プリズムシート１２５及び拡散シート１２６の構成としたが、拡散シート、プリズムシート及び偏光反射シートの組合せを用いてもよい。

また、上記実施形態１〜３では、冷陰極放電管１２２を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、ＬＥＤ等であってもよい。

また、上記実施形態１及び２では、境界線ぼかしパターンの各要素を正方形としたが、特にこれに限定されるものではなく、各要素を長方形等としてもよい。

また、上記実施形態３では、第１領域１０と第２領域２０との境界線が矩形波状に形成された凹凸噛合模様としたが、特にこれに限定されるものではなく、境界線が正弦波形その他の波形に形成された凹凸噛合模様のものであってもよい。

以上説明したように、本発明は、液晶表示装置のバックライトなどの照明装置に用いられる導光板、それを備えた照明装置、及び、液晶表示装置、並びに、導光板成形型について有用である。

実施形態１に係る液晶表示装置の斜視図である。 実施形態１の導光板の斜視図である。 実施形態１の導光板表面の第１領域と第２領域との境界部を示す図である。 境界線ぼかしパターンが設けられていない導光板表面の第１及び第２領域の境界部を示す図である。 実施形態１の導光板成形用金型の断面図である。 実施形態２の導光板表面の第１及び第２領域の境界部を示す図である。 実施形態２の変形例の導光板表面の第１及び第２領域の境界部を示す図である。 実施形態３の導光板表面の第１及び第２領域の境界部を示す図である。

符号の説明

１０ 第１領域
２０ 第２領域
３０ 境界部
１００ 液晶表示装置
１１０ 液晶表示パネル
１２０ バックライト（照明装置）
１２１ 導光板
１２１ａ 厚肉端面近傍部分
１２１ｂ 薄肉端面近傍部分
１２１ｃ 厚肉側両隅部分
１２２ 冷陰極放電管
１２３ 光源用ゴムホルダ
１２４ 反射シート
１２５ プリズムシート
１２６ 拡散シート
２００ 導光板成形用金型（導光板成形型）
２１０ キャビティ
２２０ 入子

Claims (10)

1. 少なくとも一方表面に、表面粗さの相対的に小さい第１領域と、表面粗さの相対的に大きい第２領域と、が隣接して形成された導光板であって、
   上記第１領域と上記第２領域との境界部には、複数の表面粗さ態様により形成された境界線ぼかしパターンが構成されている、導光板。
2. 請求項１に記載された導光板において、
   上記境界線ぼかしパターンが市松模様である、導光板。
3. 請求項２に記載された導光板において、
   上記境界線ぼかしパターンである市松模様は、上記第１領域の表面粗さ態様と上記第２領域の表面粗さ態様とで形成されている、導光板。
4. 請求項１に記載された導光板において、
   上記境界線ぼかしパターンがモザイク模様である、導光板。
5. 請求項４に記載された導光板において、
   上記境界線ぼかしパターンであるモザイク模様は、上記第１領域の表面粗さ態様と上記第２領域の表面粗さ態様との間の複数の表面粗さ態様で形成されている、導光板。
6. 請求項１に記載された導光板において、
   上記境界線ぼかしパターンが上記第１領域と上記第２領域との境界部に沿った凹凸噛合模様である、導光板。
7. 請求項６に記載された導光板において、
   上記境界線ぼかしパターンである凹凸噛合模様は、上記第１領域の表面粗さ態様と上記第２領域の表面粗さ態様とで形成されている、導光板。
8. 導光板を備えた照明装置であって、
   上記導光板は、少なくとも一方表面に、表面粗さの相対的に小さい第１領域と、表面粗さの相対的に大きい第２領域と、が隣接して形成され、該第１領域と該第２領域との境界部には、複数の表面粗さ態様により形成された境界線ぼかしパターンが構成されている、照明装置。
9. ライトバルブとしての液晶表示パネルと、
   上記液晶表示パネルの背面側に設けられ、導光板を有するバックライトと、
   を備えた液晶表示装置であって
   上記バックライトの導光板は、少なくとも一方表面に、表面粗さの相対的に小さい第１領域と、表面粗さの相対的に大きい第２領域と、が隣接して形成され、該第１領域と該第２領域との境界部には、複数の表面粗さ態様により形成された境界線ぼかしパターンが構成されている、液晶表示装置
10. 少なくとも一方表面に、表面粗さの相対的に小さい第１領域と、表面粗さの相対的に大きい第２領域と、が隣接して形成された導光板を成形するための導光板成形型であって、
    導光板の第１及び第２領域を有する面に対応した成形面は、導光板の第１領域と第２領域との境界部に、複数の表面粗さ態様により形成された境界線ぼかしパターンが構成されるように、表面加工が施されている、導光板成形型。

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