JP2008066014A - 導光板,面光源装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】出射光の指向性を低下させることなく照明光輝度の均一化及び高輝度化を図り、より一層簡単に照明品質及び画像表示品質を向上させることができるようにする。
【解決手段】導光板2の出射面4側の突起13は、頂部の稜線を形成する一対の第1の傾斜面17と第2の傾斜面18とで形作られている。第1の傾斜面17の出射面4に対する傾斜角θaは、入射面3側の第1範囲L1及び末端面20側の第2範囲L2の両範囲において、主たる領域の外縁から内側へ向かって傾斜角θaが漸減するようになっている。第1範囲L1の入射面3側における第1の傾斜面17の傾斜角θaが、第2範囲L2の末端面20側における第1の傾斜面17の傾斜角θaよりも大きく、且つ、第1範囲L1における入射面3側から末端面20側までの傾斜角θaの変化量Δθaが、第2範囲L2における入射面3側から末端面20側までの傾斜角θaの変化量Δθaよりも大きくした。
【選択図】図3
【解決手段】導光板2の出射面4側の突起13は、頂部の稜線を形成する一対の第1の傾斜面17と第2の傾斜面18とで形作られている。第1の傾斜面17の出射面4に対する傾斜角θaは、入射面3側の第1範囲L1及び末端面20側の第2範囲L2の両範囲において、主たる領域の外縁から内側へ向かって傾斜角θaが漸減するようになっている。第1範囲L1の入射面3側における第1の傾斜面17の傾斜角θaが、第2範囲L2の末端面20側における第1の傾斜面17の傾斜角θaよりも大きく、且つ、第1範囲L1における入射面3側から末端面20側までの傾斜角θaの変化量Δθaが、第2範囲L2における入射面3側から末端面20側までの傾斜角θaの変化量Δθaよりも大きくした。
【選択図】図3
Description
この発明は、画像表示パネル(被照明体)を背面側から照明する面光源装置に使用される導光板及び同面光源装置に関し、更には、同面光源装置を画像表示パネル(被照明体)のバックライトとして用いた画像表示装置に関する。本発明に係る導光板、面光源装置及び画像表示装置は、例えば、携帯電話,携帯端末装置,電子辞書,各種電子機器及びパーソナルコンピュータ等の画像表示技術に適用される。
従来から、携帯電話やパソコン等に広く使用される画像表示装置としての液晶表示装置は、その軽量化及び薄型化等を図り、可搬性及び使用勝手を向上するため、被照明体としての液晶表示パネルを背面側から明るく照明するサイドライト型面光源装置を使用している。
図17は、このような面光源装置において導光板に光が入射してから出射するまでの光路を模式的に示すものである。この図に示す面光源装置90は、光源91からの光を導光板92の内部に入射させ、その入射光が導光板92の内部を伝播する過程において、導光板92の出射面93に対する入射角が臨界角以下になった光を導光板92の出射面93から出射するようになっている。
近年、このような面光源装置のうち、導光板の出射面側に出射促進機能を有するプリズム状の突起を形成し、導光板の出射面から面状に出射する出射光の輝度の均一化を図ると共に、出射光の高輝度化を図るようにした面光源装置が開発されている。
例えば、図18に示す面光源装置112は、導光板102の出射面104に、導光板102の入射面103に沿う方向に延びるプリズム状の突起113を導光板102の入射面103に対して直交する方向に平行に連続して多数形成し、このプリズム状の突起113によって導光板102の内部を伝播する光源110からの光の出射を促進するようになっている。そして、この面光源装置112は、断面略三角形状のプリズム状の突起113を第1の傾斜面117と第2の傾斜面118とで形作り、第1の傾斜面117を導光板102の入射面103から遠ざかるにしたがって導光板102の板厚を漸減する方向に緩やかな傾斜角度で形成し、第2の傾斜面118を導光板102の入射面103から遠ざかるにしたがって導光板102の板厚を増加させる方向に急な傾斜角度で形成し、第1の傾斜面117の面積を第2の傾斜面118の面積よりも大きくするようになっている。また、この面光源装置112は、図12に示すように、プリズム状の突起113の第1の傾斜面117の傾斜角度θaを導光板102の入射面103から末端面120に向かうにしたがって漸減させ、導光板102の裏面107の傾斜角度(楔角度)αと第1の傾斜面117の相互作用によって、導光板102の出射面104からの出射光輝度の均一化及び高輝度化を図るようになっている(特許文献1参照)。
また、図19に示す面光源装置130は、図18に示した面光源装置112と同様に、出射光輝度の均一化及び高輝度化を目的とするものである。しかし、図19に示す面光源装置130の導光板131は、プリズム状の突起132を導光板131の裏面133側に形成するようになっている。そして、図19に示す導光板131の全ての突起132は、第1の傾斜面134の傾斜角度θaが同一であり、各突起132,132間の間隔を適宜変えて、第1の傾斜面134と第2の傾斜面135の面積割合を変えると共に、突起132の突起高さhを変えるようになっている(特許文献2参照)。
しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来の面光源装置112は、導光板102の板厚や大きさ等の制限により、導光板102の裏面107の傾斜角度αを自由に設定することができないような場合や、一定の傾斜角度αでは出射面104上の位置によって出射能力が不足する場合に出射光輝度の均一化及び高輝度化を図ることが困難な場合があった。また、出射能力不足を出射面104や裏面107の粗面化によって補おうとすると、導光板102の出射面104から出射する光の指向性が低下し、高輝度化を図ることが困難な場合があった。
また、上述の特許文献2に開示された従来の面光源装置130は、隣り合うプリズム状の突起132の間隔を適宜変化させて出射光輝度を均一化するようになっているか、複数の突起132は同一形状であるため、突起132の1つあたりによる出射促進能力は調整されないことから、出射面104の位置によって発生し得る照明輝度の過不足を調整することが困難であった。
そこで、本発明は、面光源装置及び画像表示装置を構成する導光板の出射面又は裏面に形成するプリズム状突起の形状を工夫することにより、出射光の指向性を低下させることなくより一層効果的に照明光輝度の均一化及び高輝度化を図ることができ、より一層簡単に照明品質及び画像表示品質を向上させることができるようにすることを目的とする。
請求項1の発明は、(1)光源からの光が入射する入射側端面と、(2)この入射側端面に対向するように離れて位置する末端面と、(3)前記入射側端面の一端縁と前記末端面の一端縁とに跨って位置し、前記入射側端面から入射した光を出射する出射面と、(4)前記入射側端面の他端縁と前記末端面の他端縁とに跨って位置し、前記出射面と対向するように位置する裏面とを有し、(5)前記入射側端面から入射した光を伝播の過程で前記出射面から出射するようになっている導光板に関するものである。この導光板において、前記出射面又は前記裏面には、前記入射側端面から入射した光の進行方向を横切るように延び且つ前記入射側端面から末端面まで多数のプリズム状の突起が形成されている。そして、前記突起は、頂部の稜線を形成する一対の第1の傾斜面と第2の傾斜面とで形作られ、前記第1の傾斜面は、前記入射側端面から前記末端面側へ伝播する光に対して出射を促進する機能を有しており、前記第1の傾斜面の法線が前記入射側端面に直交し且つ前記入射側端面の長手方向に沿って延びる仮想平面の法線に対して前記末端面側へ傾き、前記第2の傾斜面の法線が前記仮想平面の法線に対して前記入射側端面側に傾くように形成されている。また、前記出射面又は前記裏面の主たる領域において、前記入射側端面側から前記末端面側へ向かって所定距離までの領域を第1範囲とし、前記出射面又は前記裏面の主たる領域において、前記末端面側から前記入射側端面側へ向かって所定距離までの領域を第2範囲としている。また、前記第1の傾斜面の前記仮想平面に対する傾斜角θaは、前記第1範囲及び前記第2範囲の両範囲において、前記主たる領域の前記入射側端面側の外縁及び前記末端面側の外縁から内側へ向かって漸減するようになっている。そして、前記第1範囲の前記入射側端面側における前記第1の傾斜面の前記傾斜角θaが、前記第2範囲の前記末端面側における前記第1の傾斜面の前記傾斜角θaよりも大きく、且つ、前記第1範囲における前記入射側端面側から前記末端面側までの傾斜角θaの変化量Δθaが、前記第2範囲における前記入射側端面側から前記末端面側までの傾斜角θaの変化量Δθaよりも大きくなるように前記突起を形成したことを特徴としている。
請求項2の発明は、請求項1の発明に係る導光板において、2つの前記突起の間に形成される谷部の稜線が等間隔となるように連続して形成されていることを特徴としている。
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明に係る導光板において、前記突起に形成される頂部の稜線が等間隔となるように連続して形成されていることを特徴としている。
請求項4の発明は、(1)光源からの光が入射する入射側端面と、(2)この入射側端面に対向するように離れて位置する末端面と、(3)前記入射側端面の一端縁と前記末端面の一端縁とに跨って位置し、前記入射側端面から入射した光を出射する出射面と、(4)前記入射側端面の他端縁と前記末端面の他端縁とに跨って位置し、前記出射面と対向するように位置する裏面とを有し、(5)前記入射側端面から入射した光を伝播の過程で前記出射面から出射するようになっている導光板に関するものである。この導光板において、前記出射面又は前記裏面には、前記入射側端面から入射した光の進行方向を横切るように延び且つ前記入射側端面から末端面まで多数のプリズム状の突起が形成されている。そして、前記突起は、頂部の稜線を形成する一対の第1の傾斜面と第2の傾斜面とで形作られ、前記第1の傾斜面は、前記入射側端面から前記末端面側へ伝播する光に対して出射を促進する機能を有しており、前記第1の傾斜面の法線が前記入射側端面に直交し且つ前記入射側端面の長手方向に沿って延びる仮想平面の法線に対して前記末端面側へ傾き、前記第2の傾斜面の法線が前記仮想平面の法線に対して前記入射側端面側に傾くように形成されている。また、前記出射面又は前記裏面の主たる領域において、前記入射側端面側から前記末端面側へ向かって所定距離までの領域を第1範囲とし、前記出射面又は前記裏面の主たる領域において、前記末端面側から前記入射側端面側へ向かって所定距離までの領域を第2範囲としている。また、連続して近接配置されるn個の前記突起の前記第1の傾斜面の各々前記仮想平面に対する傾斜角θa1、θa2、………、θanの平均値θm{(θa1+θa2+………θan)/n}は、前記第1範囲及び前記第2範囲の両範囲において、前記主たる領域の前記入射側端面側の外縁及び前記末端面側の外縁から内側に向かって傾斜角θmが漸減するようになっている。そして、前記主たる領域において近接配置される3個の前記突起における前記第1の傾斜面の傾斜角の平均値θmが、前記第2範囲の前記末端面側よりも前記第1範囲の前記入射側端面側の方が大きく、且つ、近接配置される3個の前記突起における前記第1の傾斜面の前記傾斜角の平均値θmについて、前記第1範囲における前記入射側端面側から前記末端面側までの変化量Δθmが、前記第2範囲における前記入射側端面側から前記末端面側までの変化量Δθmよりも大きくなるように前記突起を形成したことを特徴としている。
請求項5の発明は、前記請求項1〜4のいずれかの発明に係る導光板と、この導光板の前記側面側に配置された光源と、前記導光板の出射面に対向するように配置された光制御部材と、を備えたことを特徴とする面光源装置に関するものである。
請求項6の発明は、前記請求項5の発明の面光源装置と、この面光源装置から出射される光によって照明される被照明体と、を備えたことを特徴とする画像表示装置に関するものである。
本発明の導光板は、その出射面側又は裏面側に形成した突起の出射促進機能面となる第1の傾斜面の傾斜角を、入射側端面寄りに位置する第1範囲内において入射側端面から離れるにしたがって漸減させ、末端面寄りに位置する第2範囲内において第1範囲側から末端面側へ向かうにしたがって漸増させるように変化させ、出射光量が不足し易い入射面寄りの光の出射を末端面側よりも強く促すことができるため、裏面側の傾斜角度や出射面及び/又は裏面の面粗さを出射特性(出射能力)に応じて自由に設定できないような場合であっても、出射面側から出射する照明光の出射特性(出射能力)に応じて指向性を低下させることなく、出射面上の位置に応じて出射光量を調整でき、出射光輝度の均一化及び高輝度化を図ることができる。
また、本発明の導光板は、その出射面側又は裏面側に形成する突起を等間隔で配置する構成であるため、従来例の同一形状の突起を間隔を変えて配置する場合に比較し、出射面上の位置ごとに照明輝度の過不足を調整することができ、より一層出射光輝度の均一化を図ることが可能となる。
また、本発明の導光板を備えた面光源装置及びこの面光源装置を備えた画像表示装置は、被照明体が導光板から出射される均一輝度で且つ高輝度の照明光で照明できるため、従来よりも明るくて見やすい画面表示が可能になった。
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
図1〜図3は、本発明の実施形態に係る画像表示装置としての液晶表示装置1を示すものである。このうち、図1は、液晶表示装置1の分解斜視図を示すものである。また、図2は、導光板2の入射面(入射側端面)3に直交するような平面で切断して示す液晶表示装置1の断面図(A−A線に沿って切断して示す断面図)である。また、図3は、液晶表示装置1を構成する導光板2の断面図(図2に示す導光板2の断面図)であり、その導光板2の出射面形状を説明するための図である。
(液晶表示装置の概略構成)
これらの図に示すように、液晶表示装置1は、導光板2の出射面4側に光制御部材としてのプリズムシート5及び液晶表示パネル(被照明体)6を順次重ね合わせ、導光板2の裏面(出射面4と反対側の面)7に対向するように反射部材8を配置してある。そして、この液晶表示装置1は、導光板2の入射面3に対向するように、光源としての蛍光ランプ10を配置すると共に、この蛍光ランプ10を取り囲むようにランプリフレクタ11を配置してある。尚、この液晶表示装置1は、上述の導光板2,プリズムシート5,反射部材8,蛍光ランプ10及びランプリフレクタ11によって面光源装置12を構成し、この面光源装置12によって液晶表示パネル6を裏面側から面状に照明するようになっている。また、本実施の形態において、蛍光ランプ10に代えて、LED(発光ダイオード)やその他の光源を使用するようにしてもよい。
これらの図に示すように、液晶表示装置1は、導光板2の出射面4側に光制御部材としてのプリズムシート5及び液晶表示パネル(被照明体)6を順次重ね合わせ、導光板2の裏面(出射面4と反対側の面)7に対向するように反射部材8を配置してある。そして、この液晶表示装置1は、導光板2の入射面3に対向するように、光源としての蛍光ランプ10を配置すると共に、この蛍光ランプ10を取り囲むようにランプリフレクタ11を配置してある。尚、この液晶表示装置1は、上述の導光板2,プリズムシート5,反射部材8,蛍光ランプ10及びランプリフレクタ11によって面光源装置12を構成し、この面光源装置12によって液晶表示パネル6を裏面側から面状に照明するようになっている。また、本実施の形態において、蛍光ランプ10に代えて、LED(発光ダイオード)やその他の光源を使用するようにしてもよい。
(導光板)
導光板2は、ポリカーボネート(PC),ポリメタクリル酸メチル(PMMA),シクロオレフィン系樹脂材料等の光透過性に優れた材料を使用して形成されている。この導光板2は、平面形状(出射面形状)が略矩形形状を呈しており、且つ、その板厚が蛍光ランプ10から遠ざかるに従って薄くなるような断面略楔形形状に形成されている。尚、本実施形態において、導光板2の出射面4とは、後述するように突起13が全域にわたって形成されているので、実質的には突起13を形成する傾斜面であるが、説明の便宜上、突起13を形成するための基準面となる面であって、突起13が形成されない場合に光が出射することになる面であり、入射面3に直交する仮想平面(図3中に二点鎖線で示す面)を出射面4として説明する。また、導光板2の裏面7とは、後述するようにプリズム突起14が全域にわたって形成されているので、実質的には集光機能面として光を反射するプリズム突起14を形成する傾斜面であるが、説明の便宜上、プリズム突起14を形成するための基準面となる面であって、蛍光ランプ10から遠ざかるに従って(入射面3と直交するY方向に離れるに従って)出射面4に近づくように傾斜角度αで傾斜している仮想平面(図1の二点鎖線で示す面)を裏面7として説明する。
導光板2は、ポリカーボネート(PC),ポリメタクリル酸メチル(PMMA),シクロオレフィン系樹脂材料等の光透過性に優れた材料を使用して形成されている。この導光板2は、平面形状(出射面形状)が略矩形形状を呈しており、且つ、その板厚が蛍光ランプ10から遠ざかるに従って薄くなるような断面略楔形形状に形成されている。尚、本実施形態において、導光板2の出射面4とは、後述するように突起13が全域にわたって形成されているので、実質的には突起13を形成する傾斜面であるが、説明の便宜上、突起13を形成するための基準面となる面であって、突起13が形成されない場合に光が出射することになる面であり、入射面3に直交する仮想平面(図3中に二点鎖線で示す面)を出射面4として説明する。また、導光板2の裏面7とは、後述するようにプリズム突起14が全域にわたって形成されているので、実質的には集光機能面として光を反射するプリズム突起14を形成する傾斜面であるが、説明の便宜上、プリズム突起14を形成するための基準面となる面であって、蛍光ランプ10から遠ざかるに従って(入射面3と直交するY方向に離れるに従って)出射面4に近づくように傾斜角度αで傾斜している仮想平面(図1の二点鎖線で示す面)を裏面7として説明する。
この導光板2の裏面7には、入射面3に略直交するY方向に延び、且つ、入射面3に沿う方向に連続する複数のプリズム突起14が全域にわたり形成されている。この導光板2のプリズム突起14は、入射面3に平行な断面における形状が略三角形状であり、その略三角形状の稜線を形成する一対の傾斜面15,16が光の集光機能面として機能する。すなわち、導光板2のプリズム突起14の傾斜面15,16である集光機能面は、導光板2の入射面3に平行な座標面において、導光板2の内部を伝播する光が、導光板2の出射面4から出射する際に法線方向寄りに集光するように機能する。尚、前述の通り、導光板2の実質的な裏面は、集光機能面として光を反射するプリズム突起14の傾斜面15,16であるが、説明の便宜上、図1の二点鎖線で示す仮想平面を裏面7とする。
導光板2の出射面4側には、入射面3に略平行な方向に延び、且つ、入射面3に直交する方向に連続する複数のプリズム状の突起13と突起13の間の谷底部が等間隔(同一ピッチPv)で形成されている。この突起13は、入射面3に略直交する断面における形状が略三角形状を呈しており、入射面3からY方向へ遠ざかるに従って板厚を薄くするように緩やかに傾斜する第1の傾斜面17と、この第1の傾斜面17の端部から第1の傾斜面17と逆の方向に急激に傾斜する第2の傾斜面18と、からなっている。さらに詳述すると、突起13の第1の傾斜面17の法線方向V1は、出射面4の法線方向V0に対して導光板2の末端面20側に傾いており、出射面4の法線方向V0とのなす角(又は出射面4に対する第1の傾斜面17の傾斜角)をθaとして表している。また、突起13の第2の傾斜面18の法線方向V2は、出射面4の法線方向V0に対して導光板2の入射面3側に傾いており、出射面4の法線方向V0とのなす角(又は出射面4に対する第2の傾斜面18の傾斜角)をθbとして表している。そして、前述の通り、この突起13は、導光板2の出射面4の全域にわたり形成されているため、その第1の傾斜面17及び第2の傾斜面18が導光板2から出射する光の実質的な出射面となるが、説明の便宜上、仮想平面(図3の二点鎖線で示す面)を便宜上、出射面4とする。
この突起13の第1の傾斜面17は、導光板2の内部を入射面3から遠ざかるY方向に進行する光のうちで、第1の傾斜面17への入射角が臨界角以上となる光を反射することになるが、傾斜していない出射面(仮想平面)4で反射される場合に比較し、その傾斜角θaの2倍の角度分、すなわち2θaだけ大きい角度で光を反射することになる(図3参照)。その結果、第1の傾斜面17で反射された後に裏面7で反射され、さらに他の第1の傾斜面17に入射する光の入射角は、傾斜していない出射面4で反射された後に裏面7で反射され、その後に傾斜していない出射面4に入射する光の入射角よりも小さくなり、傾斜していない出射面4から光を出射させる場合よりも光を出射させやすくなる。また、傾斜していない出射面4への入射角が臨界角以上の光であっても、第1の傾斜面17を形成することによって、第1の傾斜面17への入射角が臨界角以下となり、出射面4よりも光を出射させやすくなる。このように、導光板2の第1の傾斜面17は、入射面3側から末端面20側へ向かって伝播される光の出射を促進する出射促進機能面となる。
また、突起13の第1の傾斜面17は、その傾斜角θaが大きい程、第1の傾斜面17の出射促進機能がより一層大きくなる。
ここで、第1の傾斜面17の傾斜角θaは、出射面4上の主たる領域において0°〜20°を外れない範囲で変化させることが好ましい。また、この傾斜角θaは、より好ましくは0°〜10°、更に好ましくは0.05°〜5°とされるのが望ましい。このように最適傾斜角θaは、導光板の大きさ(入射面3から末端面20までの距離(導光距離))、入射面3側の板厚み、末端面20側の板厚み、及び一次光源からの照明光の出射特性等によって適宜適当な範囲を選択することが好ましい。
出射面4における入射面3の極近傍は、入射面3から入射した光が到達し難い領域であるため、この領域には突起13を形成してもよいし、形成しなくてもよい。突起13を形成した場合、その領域の出射面4に内部入射する光に与える突起13の作用は、図2(b)に示すような入射面3以外から入射する光L(入射面3とランプリフレクタ11の隙間から漏れ出た後、入射面3の極近傍に形成した突起13の第1或いは第2の傾斜面17,18から入射する光)と入射面3から入射した光とで異なる。したがって、出射面4における入射面3の極近傍の領域については「入射面3から入射した光の出射面4からの出射を、第1の傾斜面17の傾斜角度調整によって制御する」という本願発明による効果が主として発揮される領域(主たる領域)からは除外する。
また、出射面4における末端面20の極近傍は、入射面3から末端面20側へ向かって伝播する光以外に、末端面20で反射された光(末端面20から入射面3側へ向かって伝播する光)も多く存在するため、この領域の突起13は第1の傾斜面17以外に第2の傾斜面18も出射促進機能を有することになる。したがって、出射面4における末端面20の極近傍の領域については、「入射面3から入射した光の出射面4からの出射を、第1の傾斜面17の傾斜角度調整によって制御する」という本願発明による効果が主として発揮される領域(主たる領域)からは除外する。
この主たる領域からは除外する領域とは、光漏れ現象が発生し易い領域(入射面3や第1の傾斜面17や裏面7によって光伝播方向及び光出射方向が意図した方向に制御されずに、他の領域よりも低い指向性で光が出射され、正面方向から角度をふって斜め方向から発光面を見たときに他の領域よりも明るく視認される領域)であり、例えば、15インチ程度の大きさを持つノートパソコン用のディスプレイの面光源装置に用いられる導光板2であれば、入射面3から末端面20側へ約5mmまでの領域と、末端面20から入射面3側へ約10mmまでの領域が主たる領域から除外されると考えられる。ただし、この除外領域は導光板2の厚みや大きさによって多少変化することは言うまでもない。
そして、第1の傾斜面17の傾斜角θaは、入射面3側からの距離Xが増加するに伴い、入射面3から末端面20に向かって所定寸法の範囲内である第1範囲L1内においては漸減し、末端面20側から入射面3側へ向かって所定寸法の範囲内である第2範囲L2内においては漸増するようになっている。しかも、主たる領域における第1の傾斜面17の傾斜角θaが、第2範囲の末端面20側よりも第1範囲の入射面3側の方が大きく、且つ、第1範囲における入射面3側から末端面20側までの傾斜角θaの変化量Δθaが、前記第2範囲における入射面3側から末端面20側までの傾斜角θaの変化量Δθaよりも大きくなるように、各突起13の第1の傾斜面17が形成されている。すなわち、第1範囲L1側の突起13の方が、第2範囲L2側の突起13よりも出射促進機能が強く発揮される。
これは、第2範囲L2よりも第1範囲L1の方が、出射面4に到達する光の内部入射角が大きく、全反射して導光板2内へ戻されてしまい出射光量が不足し易いことから、第2範囲L2よりも大きな傾斜角θaで第1範囲L1における第1の傾斜面17を形成することによって出射光量の不足を補うようになっている。しかも、突起13は、第1範囲L1内において、出射面4への内部入射光自体が少なく、出射光量が不足し易い入射面3側に近づくに従って出射促進機能を高めるように、第1の傾斜面17の傾斜角θaが形成されている。
これに対して第2の傾斜面18は、入射面3側から末端面20側へ導光される光が内部入射し難い傾斜角θbで形成されることが望ましい。
また、第2の傾斜面18の傾斜角θbは、図4及び図5に示すように、第1の傾斜面17から出射した光と内部伝播光との関係を考慮して、第2の傾斜面18に起因する暗い領域(図5(b)に示す斜線領域である暗部)が生じるのを抑えることができる角度に設定されることが好ましい。そこで、図4乃至図5を参照して、第2の傾斜面18に起因する暗部が生じにくい第2の傾斜面18の傾斜角θbを求める。尚、空気(導光板2の外部)の屈折率を1とする。また、以下の数式に使用するn、θa、θb、ω、φ、θin、θoutの定義は下記の通りとする。
n:導光板の屈折率
θa:第1の傾斜面17が出射面4となす角度
θb:第2の傾斜面18が出射面4となす角度
θout:第1の傾斜面17から最も強く出射される方向(即ち、主たる出射方向)に出射する光(以下、主光線と言う)が出射面4の法線22となす角度
ω:主光線に対応する内部伝播光の進行方向が出射面4となす角度
φ:主光線に対応する内部伝播光の進行方向が第1の傾斜面17の法線23となす角度
θin:主光線に対応する内部伝播光の進行方向が出射面4の法線22となす角度
先ず、スネルの法則に基づき下記式(1)が成り立つ。
θa:第1の傾斜面17が出射面4となす角度
θb:第2の傾斜面18が出射面4となす角度
θout:第1の傾斜面17から最も強く出射される方向(即ち、主たる出射方向)に出射する光(以下、主光線と言う)が出射面4の法線22となす角度
ω:主光線に対応する内部伝播光の進行方向が出射面4となす角度
φ:主光線に対応する内部伝播光の進行方向が第1の傾斜面17の法線23となす角度
θin:主光線に対応する内部伝播光の進行方向が出射面4の法線22となす角度
先ず、スネルの法則に基づき下記式(1)が成り立つ。
即ち、このケースでは、三角形状の突起13の頂部24をかすめるように出射した主光線Q1に極めて近接し、且つ、平行な方向に進行する主光線Q2が存在し、第2の傾斜面18に起因する暗部は生じにくい。尚、符号P1,P2は、それぞれ主光線Q1,Q2に対応する内部伝播光であり、進行方向が平行の内部伝播光である。
図5(b)に示すように、角度θbが角度ωよりも大きすぎたり、逆に小さすぎたりする場合には、暗部が生じやすい。角度θbが角度ωよりも大きすぎる場合を図5(b)を使って説明すると、三角形状の突起13の頂部24をかすめるように出射した主光線Q3の隣りには、主光線Q4が存在する。しかし、この主光線Q4は谷底を通る内部伝播光であるため、主光線Q3と主光線Q4の間にはかなりの間隔ができる(斜線部参照)。この間隔は角度θbが大きい程広くなる。また、角度θbが角度ωより小さすぎても、第2の傾斜面18に内部入射する光が全反射してしまうため、暗部を生じさせ易くなる。
上記のような検討結果から、暗部の発生を避ける条件は、下記式(4)となる。
上記式(5)を満足するように、第2の傾斜面18が出射面4となす角度θbを設定することにより、第1の傾斜面17から主たる出射方向へ出射された光が第2の傾斜面18に入射することが避けられる。その結果、暗部の発生が防止される。尚、具体的な数値を計算した一例を示せば下記のようになる。
n=1.49
θa=1°
θout=70°
これらの数値を上記式(5)に代入すると、
θb=約50.2°
を得る。ただし、実際には角度ωに近い角度範囲においても光強度は若干低くなるものの出射光は存在しているため、上述の角度θbよりもプラス方向及びマイナス方向に広い角度範囲をもって第2の傾斜面18を形成することが可能である。すなわち、第1の傾斜面17を、内部伝播光の大部分が第1の傾斜面17へ内部入射するように考慮して形成し、2つの第1の傾斜面17の間を繋ぐように第2の傾斜面18を形成すればよい。
θa=1°
θout=70°
これらの数値を上記式(5)に代入すると、
θb=約50.2°
を得る。ただし、実際には角度ωに近い角度範囲においても光強度は若干低くなるものの出射光は存在しているため、上述の角度θbよりもプラス方向及びマイナス方向に広い角度範囲をもって第2の傾斜面18を形成することが可能である。すなわち、第1の傾斜面17を、内部伝播光の大部分が第1の傾斜面17へ内部入射するように考慮して形成し、2つの第1の傾斜面17の間を繋ぐように第2の傾斜面18を形成すればよい。
図6乃至図7は、入射面側からの距離Xと第1の傾斜面17の傾斜角θaとの関係θa=f(X)は同一であり、出射面4に複数の突起13を形成する際の第1の傾斜面17の傾斜角θa以外の構成要件を異ならせた2種類の導光板2を示すものである。
このうち、図6に示す導光板2は、第1の傾斜角θaと突起13と突起13との間の谷部の開き角θvが変化し、突起13の頂角θeが一定となっている。このような導光板2は、突起13の頂角θeと略同一角度のバイトを用いて切削した金型の表面形状を樹脂で転写することによって形成することができる。また、図6に示す導光板2においては、突起13の頂部24,24間のピッチPeが一定となっており且つ突起13の各頂部24,24間のピッチPeが同一面上となるように突起13の高さが調整されている。
また、図7に示す導光板2は、第1の傾斜角θaと突起13の頂角θeが変化し、突起13と突起13の間の谷部の開き各θvが一定となっている。このような導光板2は、図6に示す導光板2を形成する際の一例として示した金型の表面形状が転写された型を作製し、それを樹脂で転写することによって図6を反転させた図7のような形状に形成することができる。そのような方法によって形成された図7に示す導光板2においては、突起13と突起13の間の谷部の稜線のピッチPvが一定となっており且つ突起13の各谷部の稜線が同一面上となるように突起13が形成されている。
しかしながら、面光源装置12の発光面上、或いは画像表示装置1における表示面上において照明光輝度を均一化するためには、本願発明θa=f(X)の関係(第1範囲及び第2範囲において主たる領域の外縁から中央部に向けて、傾斜角θaを滑らかに漸減する)を満たし、且つ内部伝播光の大部分が第1の傾斜面17に内部入射するように第1の傾斜面17が形成されていればよく、それ以外の構成要件(頂部24のピッチPe
谷部のピッチPv、頂部24や谷部の高さ方向の位置、頂角θe、谷部の開き各θv)は、加工や成形等のし易さ、その他の部材との相性(例えば、画像表示装置1を構成する液晶表示パネル6の画像ピッチとの干渉性)等によって適宜変化させてもよい。例えば、ピッチPeやピッチPvを適宜調整することで、面光源装置12の発光面上において頂部24や谷部の稜線が認識されない、或いは画像表示装置1を構成する液晶表示パネル6の画像ピッチとのモアレ干渉縞の発生しない、さらに高品位な発光面(表示面)を得ることができる。
谷部のピッチPv、頂部24や谷部の高さ方向の位置、頂角θe、谷部の開き各θv)は、加工や成形等のし易さ、その他の部材との相性(例えば、画像表示装置1を構成する液晶表示パネル6の画像ピッチとの干渉性)等によって適宜変化させてもよい。例えば、ピッチPeやピッチPvを適宜調整することで、面光源装置12の発光面上において頂部24や谷部の稜線が認識されない、或いは画像表示装置1を構成する液晶表示パネル6の画像ピッチとのモアレ干渉縞の発生しない、さらに高品位な発光面(表示面)を得ることができる。
このような構成の導光板2の内部伝播光は、出射面4側の突起13を構成する第1の傾斜面17と裏面7側のプリズム突起14を構成する傾斜面15,16とで内部反射を繰り返しながら末端面20に接近するように進む。このような光が導光板2の内部を伝播する過程において、第1の傾斜面17へ臨界角以下で内部入射した光は、導光板2から外部に出射する。ここで、本実施形態において、出射面4側の突起13は、第1範囲L1の末端面20側から入射面3側に近づくにしたがって第1の傾斜面17の傾斜角θaが漸増し、第1範囲L1の末端面20側から入射面3側に近づくにしたがって出射促進機能が高められ、それに応じて内部伝播光の出射が起こり易くなっている。また、出射面4側の突起13は、第2範囲L2の入射面3側から末端面20側に近づくにしたがって第1の傾斜面17の傾斜角θaが漸増し、第2範囲L2の入射面3側から末端面20側に近づくにしたがって出射促進機能が高められ、それに応じて内部伝播光の出射が起こり易くなっている。このように、本実施形態に係る導光板2は、従来では十分な出射光輝度を得ることが困難であった入射面3寄りの出射光及び末端面20寄りの出射光の輝度アップを図ることができる。
しかも、導光板2の裏面7は、図1乃至図3に示すように、入射面3から末端面20に近づくにしたがって出射面4に近づくように傾斜しているため、その傾斜角度αの分だけ内部伝播光を出射面4に対して出射し易い角度に反射する。したがって、導光板2は、出射面4側の第1の傾斜面17と裏面7の相互作用によって、内部伝播光の出射面4側からの出射がより一層促進される。加えて、導光板2の裏面7側に形成されたプリズム突起14が内部伝播光を出射面4の法線方向寄りに集光するようになっており、その集光された光がその指向性を乱されることなく第1の傾斜面17へ内部入射し、入射角が臨界角以下ならば第1の傾斜面17から出射される。
また、末端面20によって反射されるか、又は末端面20から出射した後に図示しないフレーム等で反射されて末端面20から導光板2内へ再入射した光であって、導光板2の内部を末端面20側から入射面3側へ向かって戻る光のうち、第2の傾斜面18への入射角が臨界角以下の光が導光板2の外部に出射する。この第2の傾斜面18から出射する光は、第1の傾斜面17から出射する光と同様に、裏面7側のプリズム突起14によって集光され、その指向性を乱されることがない。
<実施例1>
図8は、本発明に係る導光板2の実施例1を示すものである。なお、導光板2の基本的構成は図3に示すとおりであり、本実施例1を図3及び図8に基づき説明する。また、導光板2は、12.1インチの液晶表示パネル6に対して出射光を照射するものであり、入射面3から末端面20までの寸法が190mmであり、入射面3と直交する両側面間の寸法が250mmのもの(平面形状が250×190mmの矩形形状のもの)であって、PMMAを使用して射出成形したものである。また、導光板2は、その板厚が入射面3から末端面20の範囲において2.0mm〜0.7mmまで漸減するようになっており、突起13のピッチPe又はPvが0.083mmであり、突起13の頂角θe又は突起13間の底の開き角θvが134°のものである(図6又は図7参照)。そして、この導光板2の入射面3からの所定寸法の位置と第1の傾斜面17の傾斜角θa、出射光輝度との関係を図8及び図9に示している。ここで、図8〜図13及び以下の説明における「入射面からの距離(mm)」及び「距離(mm)」とは、主たる領域における入射面3側の端部からの距離Xを意味する。
図8は、本発明に係る導光板2の実施例1を示すものである。なお、導光板2の基本的構成は図3に示すとおりであり、本実施例1を図3及び図8に基づき説明する。また、導光板2は、12.1インチの液晶表示パネル6に対して出射光を照射するものであり、入射面3から末端面20までの寸法が190mmであり、入射面3と直交する両側面間の寸法が250mmのもの(平面形状が250×190mmの矩形形状のもの)であって、PMMAを使用して射出成形したものである。また、導光板2は、その板厚が入射面3から末端面20の範囲において2.0mm〜0.7mmまで漸減するようになっており、突起13のピッチPe又はPvが0.083mmであり、突起13の頂角θe又は突起13間の底の開き角θvが134°のものである(図6又は図7参照)。そして、この導光板2の入射面3からの所定寸法の位置と第1の傾斜面17の傾斜角θa、出射光輝度との関係を図8及び図9に示している。ここで、図8〜図13及び以下の説明における「入射面からの距離(mm)」及び「距離(mm)」とは、主たる領域における入射面3側の端部からの距離Xを意味する。
図3、図8に示すように、本実施例1において、第1の傾斜面17の傾斜角θaは、距離X=0〜95mmの領域に対応する第1範囲L1における第1の傾斜面17の傾斜角θaが入射面3から末端面20側に向かうにしたがって漸減し、距離X=110〜170mmの領域に対応する第2範囲L2における第1の傾斜面17の傾斜角θaが入射面3側から末端面20に向かうにしたがって漸増するように設定されている。そして、第1範囲L1において、第1の傾斜面17の傾斜角θaは、距離X=0においてθa=0.95°であり、距離X=0〜40mmまでの範囲でθa=0.22°まで急激に漸減し、距離X=40〜90mmの範囲でθa=0.22°〜0.15°まで緩やかに漸減するように設定されている。また、第2範囲L2の距離X=110mm〜170mmまでの範囲において、第1の傾斜面17の傾斜角θaは、θa=0.15°〜0.31°まで緩やかに漸増するように設定されている。なお、第1範囲L1と第2範囲L2の間である距離X=95〜110mmの部分ではθaは0.15°で、本実施例1に係る導光板2の裏面7の傾斜角度αは、0.39°に設定されている。
このような本実施例1に対し、特許文献1に開示された従来の導光板は、図12及び図18に示すように、突起113における第1の傾斜面117の傾斜角θaが入射面103から末端面120に向かうにしたがって漸減し、主たる領域における入射面103側からの距離が0〜170mmの範囲において、θa=1°〜0.11°まで漸減するようになっている。また、この従来例の導光板102は、裏面107の傾斜角度αが本実施例1と同様に0.39°に設定されている。この従来例の導光板102の出射特性は、図13に示すように、導光板102の主たる領域における入射面103側からの距離が38mm〜55mmまでの範囲における出射光輝度がほぼ均一に保たれているが、主たる領域における入射面103側からの距離が55mm〜170mmまでの範囲における出射光輝度が末端面120側へ向かうにしたがって減少しており、均一な輝度分布とはなっていない。なお、この従来の導光板102は、突起113の形成態様を除き、その基本的構成が本実施例1と同様である。
これに対して、本実施例1の導光板2は、図12及び図18に示した従来例の導光板102に比較し、図9に示すように、入射面3からの距離が38mm〜170mmの広い範囲においてほぼ同一の出射光輝度に且つ高輝度に保たれている。
また、本実施例1の導光板2は、第1の傾斜面17の傾斜角θaを入射面3からの距離によって変化させるようになっているため、裏面7の傾斜角度αを最適化できないような場合であっても、高輝度で且つ均一な出射光輝度の出射光を出射することが可能である。
<実施例2>
図10は、本発明に係る導光板2の実施例2を示すものである。なお、本実施例2の導光板2は、突起13の形成態様を除き、その基本的構成が実施例1の導光板2と同様である。
図10は、本発明に係る導光板2の実施例2を示すものである。なお、本実施例2の導光板2は、突起13の形成態様を除き、その基本的構成が実施例1の導光板2と同様である。
図3、図10に示すように、本実施例2の導光板2において、第1の傾斜面17の傾斜角θaは、距離Xが0mm〜40mmまでの範囲で1.05°〜0.07°まで急激に減少し、距離X=40mm〜55mmの範囲で略0.07°一定で推移し、距離X=55mm〜170mmの範囲で0.07°〜0.33°まで緩やかに漸増するように設定されている。なお、本実施例2において、距離X=0mm〜40mmまでの範囲は第1の傾斜面17の傾斜角θaが減少する第1範囲L1に対応し、距離X=55mm〜170mmまでの範囲は第1の傾斜面17の傾斜角θaが増加する第2範囲L2に対応している。
このような本実施例2の導光板2は、図12に示した従来の導光板102に比較し、図11に示すように、距離X=40mm〜170mmの広い範囲において、高輝度で且つ均一な出射光輝度を保持することが実現されている。
(光制御部材)
図1乃至図2で示した光制御部材としてのプリズムシート5は、光透過性に優れたプラスチック材料(例えば、PET,PMMA,PC)により形成されており、導光板2の出射面4の平面形状とほぼ同様の平面形状(矩形形状)に形成されている。そして、このプリズムシート5は、導光板2の出射面4に対向する面側に、導光板2のプリズム突起14と直交する方向に延びる微細なプリズム突起36が平行に複数形成されている。このプリズムシート5のプリズム突起36は、その断面形状が略三角形状であり、導光板2の入射面3に直交し且つ導光板2の出射面4に直交する仮想面37内において(図14参照)、導光板2からの出射光を導光板2の出射面4のほぼ法線方向寄りに偏向するように機能し、被照明体としての液晶表示パネル6を効率的に照明できるようにする(図2参照)。
図1乃至図2で示した光制御部材としてのプリズムシート5は、光透過性に優れたプラスチック材料(例えば、PET,PMMA,PC)により形成されており、導光板2の出射面4の平面形状とほぼ同様の平面形状(矩形形状)に形成されている。そして、このプリズムシート5は、導光板2の出射面4に対向する面側に、導光板2のプリズム突起14と直交する方向に延びる微細なプリズム突起36が平行に複数形成されている。このプリズムシート5のプリズム突起36は、その断面形状が略三角形状であり、導光板2の入射面3に直交し且つ導光板2の出射面4に直交する仮想面37内において(図14参照)、導光板2からの出射光を導光板2の出射面4のほぼ法線方向寄りに偏向するように機能し、被照明体としての液晶表示パネル6を効率的に照明できるようにする(図2参照)。
(反射部材)
図1及び図2で示した反射部材8は、白色の顔料を混ぜてシート状にした光反射性に優れたPETシートや、アルミニウム等の光反射性に優れた金属を蒸着したフィルム等であり、略矩形形状の導光板2の裏面7とほぼ同様の平面形状(矩形形状)に形成されている。そして、この反射部材8は、導光板2の裏面7側から出射した光を反射して導光板2の内部に戻すように機能する。尚、反射部材8は、導光板2が収容される筐体(図示せず)の内部を光反射性に優れた表面(白色化した表面や金属等による正反射面)とし、光反射機能を備えた筐体自体を反射部材としてもよい。
図1及び図2で示した反射部材8は、白色の顔料を混ぜてシート状にした光反射性に優れたPETシートや、アルミニウム等の光反射性に優れた金属を蒸着したフィルム等であり、略矩形形状の導光板2の裏面7とほぼ同様の平面形状(矩形形状)に形成されている。そして、この反射部材8は、導光板2の裏面7側から出射した光を反射して導光板2の内部に戻すように機能する。尚、反射部材8は、導光板2が収容される筐体(図示せず)の内部を光反射性に優れた表面(白色化した表面や金属等による正反射面)とし、光反射機能を備えた筐体自体を反射部材としてもよい。
(本実施形態の効果)
以上のような導光板2を使用した面光源装置12及び液晶表示装置1は、導光板2から出射された指向性を有する高輝度で且つ均一な出射光輝度の照明光をプリズムシート5によって導光板2の出射面4の法線方向寄りに偏向し、被照明体である液晶表示パネル6を高輝度で且つ均一照明輝度の照明光で効率的に照明できるため、従来の液晶表示装置よりも明るくて見やすい画面表示が可能になった。
以上のような導光板2を使用した面光源装置12及び液晶表示装置1は、導光板2から出射された指向性を有する高輝度で且つ均一な出射光輝度の照明光をプリズムシート5によって導光板2の出射面4の法線方向寄りに偏向し、被照明体である液晶表示パネル6を高輝度で且つ均一照明輝度の照明光で効率的に照明できるため、従来の液晶表示装置よりも明るくて見やすい画面表示が可能になった。
また、本実施形態の導光板2は、突起13,13間のピッチPe又はPvを一定にし、突起13の第1の傾斜面17の傾斜角θaを第1範囲L1内及び第2範囲L2内において入射面3から離れるにしたがって漸減させるか(第1範囲L1内)又は漸増させることにより(第2範囲L2内)、出射光輝度を均一化するようになっているため、第1の傾斜面17から出射する出射光の指向性を低下させることなく、照明光輝度の過不足を調整することが容易となる。尚、従来例のように第1の傾斜面17の傾斜角θa及び第2の傾斜面18の傾斜角θbが一定である同一形状の突起を、ピッチを変化させて複数配列するものでは、突起1つあたりの出射促進能力を調整することができないため、出射面の位置に応じた照明光輝度の細かな調整は困難である。
[変形例1]
図15は、本変形例1を説明するための図であり、導光板2の出射面4側の一部を拡大して示す図である。この図に示すように、本変形例1の導光板2は、出射面4に形成する複数の突起13のうちの隣り合う3個の突起13のうちの一つの高さh2を高くし(h2>h1,h2>h3)、第1範囲L1内の隣り合う3個の突起13における第1の傾斜面17の傾斜角をそれぞれθa11,θa12,θa13とすると、その平均値θm1が(θa11+θa12+θa13)/3となり、このθm1が第1範囲L1内において入射面3から遠ざかるにしたがって漸減するようになっている(図8、図10、図3参照)。また、第2範囲L2内において、隣り合う3個の突起13における第1の傾斜面17の傾斜角をそれぞれθa21,θa22,θa23とすると、その平均値θm2が(θa21,θa22,θa23)/3となり、このθm2が第2範囲L2内において末端面20に近づくにしたがって漸増するようになっている(図8,図10、図3参照)。そして、主たる領域において近接配置される3個の突起における第1の傾斜面17の傾斜角の平均値θmが、第2範囲L2の末端面20側よりも第1範囲L1の入射面3側の方が大きく、且つ、第1範囲L1における入射面3側から末端面20側までの近接配置される3個の突起における第1の傾斜面17の傾斜角の平均値θmの変化量Δθmが、前記第2範囲L2における入射面3側から末端面20側までの近接配置される3個の突起における第1の傾斜面17の傾斜角の平均値θmの変化量Δθmよりも大きくなるように、突起13が形成されている。尚、ここでは連続して形成される3個の突起13における第1の傾斜面17の傾斜角の平均値θmが本願発明の突起13の形成条件を満たす場合について述べたが、これに限らず、2個、または3個より多く複数個の突起13を1組として、この1組あたりの平均値θmが本願発明による突起13の形成条件を満たすようにしてもよい。このような場合においても、内部伝播光の大部分が第1の傾斜面17に内部入射するように考慮して第1の傾斜面17を形成する。ただし、連続して形成される突起13の一組当たりの個数が多くなりすぎると、第1範囲及び第2範囲において主たる領域の外縁から中央部に向けて、傾斜角θmを滑らかに漸減することができなくなるため、図15に示すY方向において2mm幅〜0.2mm幅内に形成されるn個の突起13(例えば、ピッチPe=0.083mmの場合、0.5mm幅内に形成される突起13の個数はn=6個)の第1の傾斜面17の平均傾斜角θmが本願発明の突起13の形成条件を満足し、且つ内部伝播光の大部分が第1の傾斜面17に内部入射するように第1の傾斜面17が形成されていればよい。
図15は、本変形例1を説明するための図であり、導光板2の出射面4側の一部を拡大して示す図である。この図に示すように、本変形例1の導光板2は、出射面4に形成する複数の突起13のうちの隣り合う3個の突起13のうちの一つの高さh2を高くし(h2>h1,h2>h3)、第1範囲L1内の隣り合う3個の突起13における第1の傾斜面17の傾斜角をそれぞれθa11,θa12,θa13とすると、その平均値θm1が(θa11+θa12+θa13)/3となり、このθm1が第1範囲L1内において入射面3から遠ざかるにしたがって漸減するようになっている(図8、図10、図3参照)。また、第2範囲L2内において、隣り合う3個の突起13における第1の傾斜面17の傾斜角をそれぞれθa21,θa22,θa23とすると、その平均値θm2が(θa21,θa22,θa23)/3となり、このθm2が第2範囲L2内において末端面20に近づくにしたがって漸増するようになっている(図8,図10、図3参照)。そして、主たる領域において近接配置される3個の突起における第1の傾斜面17の傾斜角の平均値θmが、第2範囲L2の末端面20側よりも第1範囲L1の入射面3側の方が大きく、且つ、第1範囲L1における入射面3側から末端面20側までの近接配置される3個の突起における第1の傾斜面17の傾斜角の平均値θmの変化量Δθmが、前記第2範囲L2における入射面3側から末端面20側までの近接配置される3個の突起における第1の傾斜面17の傾斜角の平均値θmの変化量Δθmよりも大きくなるように、突起13が形成されている。尚、ここでは連続して形成される3個の突起13における第1の傾斜面17の傾斜角の平均値θmが本願発明の突起13の形成条件を満たす場合について述べたが、これに限らず、2個、または3個より多く複数個の突起13を1組として、この1組あたりの平均値θmが本願発明による突起13の形成条件を満たすようにしてもよい。このような場合においても、内部伝播光の大部分が第1の傾斜面17に内部入射するように考慮して第1の傾斜面17を形成する。ただし、連続して形成される突起13の一組当たりの個数が多くなりすぎると、第1範囲及び第2範囲において主たる領域の外縁から中央部に向けて、傾斜角θmを滑らかに漸減することができなくなるため、図15に示すY方向において2mm幅〜0.2mm幅内に形成されるn個の突起13(例えば、ピッチPe=0.083mmの場合、0.5mm幅内に形成される突起13の個数はn=6個)の第1の傾斜面17の平均傾斜角θmが本願発明の突起13の形成条件を満足し、且つ内部伝播光の大部分が第1の傾斜面17に内部入射するように第1の傾斜面17が形成されていればよい。
以上のように、本変形例1は、上記実施形態の効果を得ることができることはもちろんのこと、隣り合う3個の突起13のうちの一つの突起13の高さh2を他の突起13よりも高く(h2>h1,h2>h3)形成することにより、高さの高い突起13でプリズムシート5を支持し、高さの低い突起13とプリズムシート5との間に空気層を形成し、プリズムシート5が導光板2の出射面4側に貼り付くのを防止できるという効果をも奏し得る。
なお、本変形例1の導光板は、突起13,13の谷底間のピッチPvの寸法が同一となる。
また、本変形例1において、少なくともプリズムシート5を支持する突起13の表面を出射指向性の低下を最小限に抑える程度にて粗面化し、プリズムシート5と導光板2の貼り付き防止効果を高めるようにしてもよい。
[変形例2]
図16は、本変形例2を説明するための図であり、導光板2の出射面4側の一部を拡大して示す図である。この図に示すように、本変形例2の導光板2は、図1乃至図3に示す実施形態において、所定の間隔(例えば、隣り合う3個の突起13毎)で突起13を形成しない平面部38を形成するようにしてもよい。この突起13,13間の平面部38の長さ(入射面3から末端面20へ向かうY方向に沿った長さ)は、特に限定されるものではないが、例えば、突起13の谷底間のピッチPvの整数倍とすることが考えられる。すなわち、突起13,13間の平面部38は、プリズムシート5と導光板2との貼り付きを防止するために形成して、プリズムシート5と導光板2との貼り付き防止機能を発揮させたり、第1範囲と第2範囲の間に形成して出射面4の中央付近で輝度が高くなりすぎないように調整してもよい。そして、その平面部38の長さ寸法は出射光特性を考慮した最適な寸法に設定される。
図16は、本変形例2を説明するための図であり、導光板2の出射面4側の一部を拡大して示す図である。この図に示すように、本変形例2の導光板2は、図1乃至図3に示す実施形態において、所定の間隔(例えば、隣り合う3個の突起13毎)で突起13を形成しない平面部38を形成するようにしてもよい。この突起13,13間の平面部38の長さ(入射面3から末端面20へ向かうY方向に沿った長さ)は、特に限定されるものではないが、例えば、突起13の谷底間のピッチPvの整数倍とすることが考えられる。すなわち、突起13,13間の平面部38は、プリズムシート5と導光板2との貼り付きを防止するために形成して、プリズムシート5と導光板2との貼り付き防止機能を発揮させたり、第1範囲と第2範囲の間に形成して出射面4の中央付近で輝度が高くなりすぎないように調整してもよい。そして、その平面部38の長さ寸法は出射光特性を考慮した最適な寸法に設定される。
[その他の変形例]
上記実施形態及び各変形例に記載した各導光板2は、その出射面4側に第1の傾斜面17と第2の傾斜面18とからなる突起13を形成するようにしているが、これに限られず、その裏面7側に突起13を形成するようにしてもよい。この導光板2の裏面7側に突起13を形成する場合には、導光板2の出射面4側にプリズム突起14を形成するようにしてもよい。
上記実施形態及び各変形例に記載した各導光板2は、その出射面4側に第1の傾斜面17と第2の傾斜面18とからなる突起13を形成するようにしているが、これに限られず、その裏面7側に突起13を形成するようにしてもよい。この導光板2の裏面7側に突起13を形成する場合には、導光板2の出射面4側にプリズム突起14を形成するようにしてもよい。
また、上述の実施形態及び各変形例に記載した各導光板2は、その裏面7側又は出射面4側にプリズム突起14を形成する態様を例示したが、これに限られず、その裏面7側又は出射面4側にプリズム突起14を形成せず、光制御部材のプリズムシート5と組み合わせて使用するようにしてもよい。
また、上述の実施形態及び各変形例に記載した各導光板2は、その裏面7側又は出射面4側に断面略三角形状のプリズム突起14を入射面3から末端面20まで一様の高さで形成する態様を例示したが、これに限られず、プリズム突起14の高さを入射面3からの距離に応じて変えるようにしてもよい。
また、上述の実施形態及び各変形例に記載した各導光板2は、その裏面7側又は出射面4側に形成したプリズム突起14の断面形状が略三角形状のものを例示したが、これに限られず、入射面3に近づくに従って滑らかな曲面で形成された略波形形状(少なくとも、プリズム突起突起14の頂部及び谷部が略円弧形状)の断面のプリズム突起14としてもよい。
また、上記実施形態において、光源は、蛍光ランプ10を例示したが、これに限られず、点光源としてのLEDを蛍光ランプ10に代えて使用してもよく、又、複数個のLEDを適当な間隔で直線状に配置したものを蛍光ランプに代えて使用してもよい。
また、上述の実施形態において、光制御部材としてのプリズムシート5(プリズム突起36が導光板2に対向する下面側に形成された下向きプリズムシート)を例示したが、これに限られず、光制御部材としてのプリズムシート5と組み合わせるか、又はプリズムシート5に変えて、光拡散シートやその他の光制御部材(例えば、プリズム突起の形成方向が異なる2枚の上向きプリズムシート)を使用するようにしてもよい。
また、導光板2の突起13が形成される面において、主たる領域よりも入射面側に更に入射面に直交する溝又は突起を形成してもよい。
また、上記実施形態において、蛍光ランプ10の両端部(非発光部)等に対応する他の領域と異なる出射傾向を示す特異な領域については、導光板2の出射面4側又は裏面7側に形成する突起13を本発明の態様とは異なる形状に形成してもよい。
本発明の導光板2及びこの導光板2を備えた面光源装置12は、液晶表示パネル6を裏面から照明する態様を例示したが、これに限られず、案内パネル,文字プレート,広告パネル等の被照明体を裏面から面状に照明するために使用するようにしてもよい。
1……液晶表示装置(画像表示装置)、2……導光板、3……入射面(入射側端面)、4……出射面(仮想平面)、5……プリズムシート(光制御部材)、6……液晶表示パネル(被照明体)、7……裏面、10……蛍光ランプ(光源)、12……面光源装置、13……突起、17……第1の傾斜面、18……第2の傾斜面、20……末端面、21……分岐部、L1……第1範囲、L2……第2範囲
Claims (6)
- 光源からの光が入射する入射側端面と、
この入射側端面に対向するように離れて位置する末端面と、
前記入射側端面の一端縁と前記末端面の一端縁とに跨って位置し、前記入射側端面から入射した光を出射する出射面と、
前記入射側端面の他端縁と前記末端面の他端縁とに跨って位置し、前記出射面と対向するように位置する裏面とを有し、
前記入射側端面から入射した光を伝播の過程で前記出射面から出射するようになっている導光板において、
前記出射面又は前記裏面には、前記入射側端面から入射した光の進行方向を横切るように延び且つ前記入射側端面から末端面まで多数のプリズム状の突起が形成され、
前記突起は、頂部の稜線を形成する一対の第1の傾斜面と第2の傾斜面とで形作られ、前記第1の傾斜面は、前記入射側端面から前記末端面側へ伝播する光に対して出射を促進する機能を有しており、前記第1の傾斜面の法線が前記入射側端面に直交し且つ前記入射側端面の長手方向に沿って延びる仮想平面の法線に対して前記末端面側へ傾き、前記第2の傾斜面の法線が前記仮想平面の法線に対して前記入射側端面側に傾くように形成されており、
前記出射面又は前記裏面の主たる領域において、前記入射側端面側から前記末端面側へ向かって所定距離までの領域を第1範囲とし、
前記出射面又は前記裏面の主たる領域において、前記末端面側から前記入射側端面側へ向かって所定距離までの領域を第2範囲とし、
前記第1の傾斜面の前記仮想平面に対する傾斜角θaは、前記第1範囲及び前記第2範囲の両範囲において、前記主たる領域の前記入射側端面側の外縁及び前記末端面側の外縁から内側へ向かって漸減するようになっており、
前記第1範囲の前記入射側端面側における前記第1の傾斜面の前記傾斜角θaが、前記第2範囲の前記末端面側における前記第1の傾斜面の前記傾斜角θaよりも大きく、
且つ、前記第1範囲における前記入射側端面側から前記末端面側までの傾斜角θaの変化量Δθaが、前記第2範囲における前記入射側端面側から前記末端面側までの傾斜角θaの変化量Δθaよりも大きくなるように前記突起を形成した、
ことを特徴とする導光板。 - 2つの前記突起の間に形成される谷部の稜線が等間隔となるように連続して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記突起に形成される頂部の稜線が等間隔となるように連続して形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の導光板。
- 光源からの光が入射する入射側端面と、
この入射側端面に対向するように離れて位置する末端面と、
前記入射側端面の一端縁と前記末端面の一端縁とに跨って位置し、前記入射側端面から入射した光を出射する出射面と、
前記入射側端面の他端縁と前記末端面の他端縁とに跨って位置し、前記出射面と対向するように位置する裏面とを有し、
前記入射側端面から入射した光を伝播の過程で前記出射面から出射するようになっている導光板において、
前記出射面又は前記裏面には、前記入射側端面から入射した光の進行方向を横切るように延び且つ前記入射側端面から末端面まで多数のプリズム状の突起が形成され、
前記突起は、頂部の稜線を形成する一対の第1の傾斜面と第2の傾斜面とで形作られ、前記第1の傾斜面は、前記入射側端面から前記末端面側へ伝播する光に対して出射を促進する機能を有しており、前記第1の傾斜面の法線が前記入射側端面に直交し且つ前記入射側端面の長手方向に沿って延びる仮想平面の法線に対して前記末端面側へ傾き、前記第2の傾斜面の法線が前記仮想平面の法線に対して前記入射側端面側に傾くように形成されており、
前記出射面又は前記裏面の主たる領域において、前記入射側端面側から前記末端面側へ向かって所定距離までの領域を第1範囲とし、
前記出射面又は前記裏面の主たる領域において、前記末端面側から前記入射側端面側へ向かって所定距離までの領域を第2範囲とし、
連続して近接配置されるn個の前記突起の前記第1の傾斜面の各々前記仮想平面に対する傾斜角θa1、θa2、………、θanの平均値θm{(θa1+θa2+………θan)/n}は、前記第1範囲及び前記第2範囲の両範囲において、前記主たる領域の前記入射側端面側の外縁及び前記末端面側の外縁から内側に向かって傾斜角θmが漸減するようになっており、
前記主たる領域において近接配置される3個の前記突起における前記第1の傾斜面の傾斜角の平均値θmが、前記第2範囲の前記末端面側よりも前記第1範囲の前記入射側端面側の方が大きく、
且つ、近接配置される3個の前記突起における前記第1の傾斜面の前記傾斜角の平均値θmについて、前記第1範囲における前記入射側端面側から前記末端面側までの変化量Δθmが、前記第2範囲における前記入射側端面側から前記末端面側までの変化量Δθmよりも大きくなるように前記突起を形成した、
ことを特徴とする導光板。 - 前記請求項1〜4のいずれか1項に記載の導光板と、この導光板の前記側面側に配置された光源と、前記導光板の出射面に対向するように配置された光制御部材と、を備えたことを特徴とする面光源装置。
- 前記請求項5に記載の面光源装置と、この面光源装置から出射される光によって照明される被照明体と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
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