JP2009224076A - サイドエッジ型バックライト装置の補助導光板及びサイドエッジ型バックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の光出射面よりも導光板の入光端面が薄いサイドエッジ型バックライト装置において、高い光効率を得る手段を提供するものである。
【解決手段】光源と、光源からの光線を入光端面から入光する導光板と、導光板の表面側に配置される光学フィルムと、導光板の背面側に配置される反射板とを備え、光源の光出射面＞導光板の入光端面の厚みの関係にあるサイドエッジ型バックライト装置において、前記反射板の導光板側に一体に設けられ前記光源からの光線を入光して導光すると同時に導光板側に面して反射素子が形成されてなる補助導光板を設け、該補助導光板を前記導光板の背面側に並設して前記導光板とで入光端面を構成することを特徴とするサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板およびこれを用いたサイドエッジ型バックライト装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、中型、小型あるいは携帯型の液晶画面に用いられるバックライト用装置に関する。

近年、携帯電話や携帯電子機器等に用いられる液晶画面は、利便性やデザイン性の向上のため、薄型へのニーズが高まっている。現在の携帯電話等の薄型の液晶画面に用いられるバックライトの構造としては、透明素材の導光板の側面に光源が配置され、光源の発する光線が導光板内を反射を繰り返しながら誘導、すなわち導波されて、導光板の表面に配置された光学フィルムを介して出光するいわゆるサイドエッジ型バックライトが多くなっている。また、導光板の背面に漏れてくる光線を再利用するため、導光板の背面側にリフレクタ（反射板）を設置しているものがある。こうした技術としては、例えば特許文献１〜３に記載されているものがある。

一方、現在バックライトの光源には、液晶画面の小型化、バックライトの薄型化のために、小型化できるＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられている。ＬＥＤの厚さは、薄型化すると光発光効率が低下することから、現在では厚さ０．３〜０．４ｍｍが主流となっている。その一方で、導光板は、フィルム加工によって次第に薄型化が進んでいる。

しかし、光源の光出射面＞導光板の入光端面の厚みの関係となった場合、光源から発せられる光線は、導光板に有効に入光することができない。例えば図１１に示すように、導光板３のみ薄型化し、光源２であるＬＥＤが導光板３よりも分厚い構造とすると、光源２の光出射面２０の、導光板３に面した部分２５０を除く、導光板３よりも厚い部分２５１、２５２からの光線２６１、２６２が、導光板３に伝わらずに外部に漏れる現象が発生する。導光板３に入光した光線２６０のみが、バックライトとして出射される光線のエネルギーとなる。そのためバックライト装置は、光効率が大幅に低下し高輝度のバックライト装置とはならない。

そこで、特許文献４には、光源を可能な限り導光板に入光させようとする手段として、導光板に光源の出光射面の付近のみ厚みをラッパ状に拡張して傾斜部分やテーパーを設ける技術が示されている。

特開２０００−２２２９２４号公報 ＷＯ２００５／６１９５７号公報 特開２００６−２２７４０８号公報 特開２００３−１２１８４０号公報

しかしながら、特許文献４のように、光源の厚みに合わせて導光板の一端を傾斜して厚くするラッパ型の拡張部分を設けると、光源の光出射面から発せられる光線のすべてを導光板に直接入光することはできるものの、傾斜が設けられた拡張部分では大きな入射角で光線を繰り返して伝播するうち、光線同士の干渉によって、出光する光が非常に弱くなることが知られており、結局は高い光効率を得ることはできない。また拡張部分の分だけスペースを要するため、画面の小型化という面で不利となる。

そこで、導光板に拡張部分を設けずに、光源からの出光を有効にバックライトとして利用する手段が望まれる。例えば、導光板の背面側に設置されたリフレクタによって、光源から導光板に入光せずに漏れた光線を、導光板側に反射させるという手段が考えられる。しかしながら、特許文献１〜３に記載のリフレクタは、いずれも光源からじかに漏れる光でなく、導光板を経てその背面から漏れ出て来る光線の入光のみが想定されているものである。これらのリフレクタは、前記光線をそのまま導光板へと反射することを目的とするものであり、光源から直接漏れる光線を、有効にバックライトとして利用することはできていない。

すなわち、図１２に示すように、光源２から直接リフレクタ５００に対して、大きな入射角で入光する光線２７０について考える。光線２７０は、リフレクタ５００に当たって大きな入射角のまま導光板３に向けて反射される。そのために光線２７０は、導光板３に対する入射角が大きすぎて光路の屈折が小さく、光源２から離れる側へとそれ以上あまり導波されない。

したがって、光源２からリフレクタ５００に直接入光した光線は、導光板３による導波の作用を有効に受けず、導光板３の板面に広く導波されてゆきわたらせることができず、その結果として、バックライトの光として充分に利用されない。

また、光源２から直接リフレクタ５００に対して、小さな入射角で入光する光線２７１について考える。光線２７１は、小さな限定された入射角でのみ入光するために導光板３へと多くの光量を入光することができず、やはりバックライトに有効に利用することができない。

光源２よりも導光板３が薄くなればなるほど、直接リフレクタ５００の反射面５１０に入光する光線が増加して導光板３への入光量が増えるが、光源２から離れる方向へと広く反射することはできず、光を導光板３の板面に広くゆきわたらせることはできない。
その反面としては、薄さに対応して光源２から導光板３への入光量が減少する。結果として、光源２の光量に対しての入光効率が全体として減少することとなる。

図１２におけるリフレクタ５００は、表面に山形の反射溝５１０が設けられているが、反射溝５１０は導光板３からリフレクタ５００に入光してきた光線の反射角を調整し、導光板３に入光する方向へ反射させるためのものである。反射溝５１０は反射するだけで、導波の作用は有していない。

図１３は、ＰＥＴ樹脂製リフレクタ５２０を示し、裏面に金属薄膜５２１が蒸着されている。ＰＥＴ樹脂製リフレクタ５２０を用いた場合、端面５２２を介してＰＥＴ樹脂中に光線２８０が入光したとすると、ＰＥＴの色調によって光線に黄変が起こるという問題が生じる。そのためにＰＥＴ樹脂製リフレクタ５２０の端面５２２には、遮蔽膜５２３を設けることで、端面からの入光を防ぎ、黄変した光線のバックライト光への混入を少なくしている。したがって、ＰＥＴ樹脂製リフレクタ５２０は、光効率を有効に向上させるためには使用することができない。

これらの従来の技術における問題点を考慮し、本発明者は、ＬＥＤのような光源の光出射面よりも導光板の入光端面が薄いバックライト装置において、光効率を上昇させることができる手段について、鋭意研究を重ねていった。

その結果、従来のリフレクタの作用を持つ反射板に一体に接して配置されつつ、入光された光を導波する導光路も有している補助導光板を設けるという新たな技術思想を見出したものであり、その補助導光板を用いたバックライト装置という概念により、本発明を完成するに至った。

前述の問題を解決するために、本発明に係るサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板およびそれを用いたサイドエッジ型バックライト装置は、次のような手段を採用する。

すなわち、請求項１に記載のサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板は、光源と、光源からの光線を入光端面から入光する導波する導光板と、導光板の表面側に配置される光学フィルムと、導光板の背面側に配置される反射板とを備え、光源の光出射面＞導光板の入光端面の厚みの関係にあるサイドエッジ型バックライト装置において、前記反射板の導光板側に一体に設けられ前記光源からの光線を入光して導波すると同時に導光板側に面して反射素子が形成されてなる補助導光板を設け、該補助導光板を前記導光板の背面側に並設して前記導光板とで入光端面を構成することを特徴とする。

そして、このサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板は、反射板の導光板側において導光路を構成する。補助導光板に入光した光線は、導光板側に面する出射面と、反射板との間で反射を繰り返した後、出射面から導光板側へと出射し、その角度は反射素子によって調整される。光源から補助導光板の入光端面へと入光してきた光を、光源から離れる方向へと誘導、すなわち導波するという、導光板と同様な機能を持つ。

また、反射板と一体に設けられた補助導光板は、従来のリフレクタの目的である導光板の背面からの漏れ光を、バックライト光として利用する作用も持つ。すなわち、導光板から補助導光板の入出射面へと入光した光線も、光源から離れる方向へと導波されてから、導光板へと出射する。

請求項２に記載のサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板は、前記補助導光板がポリカーボネート系フィルム材料又はアクリル系フィルム材料から成形され、反射板がリフレクタフィルムから成形されていることを特徴とする。

そして、この補助導光板は、透明度が高く、材料素材の黄色が抑えられ、成形が容易で硬化時の硬度にすぐれる透明素材により構成されている。

また、この補助導光板は、反射板が補助導光板の背面にあたる部位に、リフレクタフィルムすなわち反射材質の薄膜によるフィルムとして設けられており、補助導光板の形状に拠る形で一体に成形されている。

請求項３に記載のサイドエッジ型のバックライト装置の補助導光板は、前記補助導光板には反射素子がグルーブ状又はドット状に熱成形されていることを特徴とする。

そして、この導光板は、反射素子がグルーブ状の場合は、バックライト光が最も明るくなるような反射経路、導光経路を計算、予想し、成形することができる。反射素子がドット状の場合は、バックライト光の干渉によるモアレなどの生じにくいランダムな反射素子を配置して成形することができる。

請求項４は、請求項１から３のいずれかに記載の補助導光板を用いるサイドエッジ型バックライト装置であって、前記光源の光出射面の一部に前記導光板の入光端面を設置し、前記光源の光出射面の他部に前記補助導光板の入光端面を設置し、前記補助導光板と前記反射素子とを介して前記導光板の背面から入光することを特徴とする。

そして、このサイドエッジ型バックライト装置は、導光板と補助導光板が並設されている。そのため、まず光源から導光板に入光した光は導波されたのちバックライト光として出光する。また補助導光板に入光した光は補助導光板を伝播して導波され、やがて導光板側へと向かい、補助導光板の反射素子を介して入射角を調整されつつ導光板に入光し、バックライト光として出光する。

本発明の請求項１に係るサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板によれば、導光板の厚みが光源よりも薄い構造のサイドエッジ用バックライト構造において、光源の下部から漏れて補助導光板に入光した光線が導光路を伝わって光源から離れる方向に導波され、導光板に入光してバックライト光として利用される。反射素子の形状や配置を含めた補助導光板の形状の設計によって、補助導光板内の反射経路や、導光板への出射角度を調整することができ、光線の利用効率を高め、また光線の干渉によるロスが生じないようにすることができる。これらによって、光源からの光効率を大きく上昇させることができる。この補助導光板と導光板を並設することで、光源の光出射出面＞導光板の入光端面の厚みの関係において、導光が行われる部位の大きさを調整することができる。導光板にテーパなどの拡張部分も設ける必要がないので、液晶画面などに用いた場合、小型化することができる。

また、リフレクタの作用を発揮すると同時に、補助導光板の反射素子の作用によって、さらに光を導波することができるので、これらの光線の利用に関しても、従来のリフレクタよりも利用効率を高めることができる。さらに、反射板が補助導光板と一体で成形されているのでスペースの節約ともなり、バックライト装置を薄型にすることができる。

また、本発明の請求項２に係るサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板によれば、成形が容易であり、従来の透明素材、バックライト装置用部材の様々な成形方法の中から製法、条件を選択可能である。また硬度にすぐれることからも反射素子を微細な構造を含めて設計、成形できる。さらに、ＰＥＴを用いた反射板の表面コーティングとは異なり、透明度が高く、導波する光線の黄変を軽減する機能を持たせることが可能になる。

また、反射板がフィルムなのでスペースが節約され、さらに成形に際して蒸着などの鏡面の金属薄膜の形成に適した製法をとることができ、補助導光板に密着した構造をとることができる。

また、本発明の請求項３に係るサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板によれば、補助導光板の反射素子の設計によって、導光板の反射素子に対して反射経路の調整が可能であり、両者の相乗効果によって、光効率の向上や、バックライト光での明暗やむらなどが生じないような調整をさらに図ることができる。光干渉によるモアレの少ないバックライト、または有効な導波による高い光効率による、明るいバックライトが得られ、液晶画面などに供するのに特に適している。

また、本発明の請求項４に係るサイドエッジ型バックライト装置によれば、導光板と補助導光板の厚みや位置関係を調整することによっても、光の経路を設計することができる。さらに、バックライト構造の厚みが導光板、補助導光板と両者の間の空隙の層からなっているので、光源の厚みなどに合わせてこれらの厚みの関係の調整によってバックライト構造の厚みを設計する際の自由度を高くすることができる。また、従来のサイドエッジ型バックライト装置に適用することも可能である。

以下、本発明の実施の形態（１）について図面を参照して説明する。図１は実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置の概略図、図２は実施の形態（１）の補助導光板の反射素子構造を示す斜面図、図３は実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置の作用を示す概略図、図４は実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置の製造方法における反射素子の形成過程を示す概略図である。

図１に示すように、サイドエッジ型バックライト装置１は、光源２と、導光板３と、光学フィルム４と、反射板５と一体に設けられた補助導光板６から概略構成される。

導光板３は、光源２の光出射面２０に導光板入光端面３０が面する形で配置される。導光板３の、バックライト光が出射する側を導光板出射面３１、その背面を導光板背面３２とする。導光板背面３２には、補助導光板６の出射面６０が対面するように、空気層７を隔てて配置されている。光出射面２０のうち、導光板入光端面が面している光出射面の一部２１を除く、光出射面の他部２２、２３は、それぞれ空気層７と、補助導光板６の入光端面６３に面している。導光板出射面３１には、光学フィルム４が配置されている。

前記補助導光板６は、反射板５と一体に、反射板５の導光板３側に設けられているものである。一体とは、補助導光板６に反射板５が密着し、例えば補助導光板６の背面側に薄膜として形成された光反射材料などで反射板５が形成されていることである。

補助導光板６は、光線を導波できるよう、屈折率が大きく透明度が高い素材により形成され、ポリカーボネートやアクリル（ＰＭＭＡ）等の光学グレードフィルム材料が特に望ましい。ポリカーボネートは透明度が高く硬質で安価である。一方、アクリルの材料でＵＶ硬化性のものは、ＵＶ硬化を利用した正確な成形が可能であり、ポリカーボネートよりさらに透明度が高いため特に好適である。特に、導波する光線の黄変を抑えるため、黄色を抑えた透明度の高い材料であれば他にも適宜使用することができる。ＰＥＴは補助導光板６を光線が導波する際、材料の色相により光源から遠ざかるほどに光線が黄色になってしまうため、望ましくない。

また、これらの材料は押し出し成形でも可能であるが、フィルム材料を利用するのが望ましい。フィルム材料は、厚みの調整や反射素子パターンの形成や蒸着などの処理を押し出し成形よりも高い精度で行う工程に適しており、またこれらの処理や大きさの裁断を、連続的な工程で行うことに適している。

補助導光板６の厚みｔは、サイドエッジ型バックライト装置１の構造全体の厚みと、導光板３、空気層７の厚みとの兼ね合いより、バックライト装置のサイズ、屈折率、光効率を考慮し、これらが最適となるよう計算する必要がある。しかしながら、フィルムを利用して形成できる工程の精度、後述する補助導光板６の反射素子６１の成形できる精度や範囲などの工程の都合からは、反射板５の厚みを除いて目安から３５〜１５０μｍ程度を想定できる。

反射素子６１は、出射面６０に形成された、立体的なパターンであり、補助導光板６から、導光板３に向けて光線が出射する際に出射角を調整し、補助導光板６に導波の働きを持たせるものである。反射素子６１のパターンの形状や分布は、導波の光効率やライトの状態（明るさ、均一さ）等に合わせて、いずれが最適なものでもあり得る。

一例としては、反射素子６１のパターンが、導光板反射素子３３のパターンと同型のグルーブ状である場合、導光板反射素子３３のパターンとわずかに凹凸の位相がずれるようになる形状で成形されていると、光効率の面において高いものが得られる。

反射素子６１は、補助導光板６の素材の表面に金型から直接熱成形転写、または表面に別の透明樹脂によって該当パターン状を形成し光硬化・熱硬化などで形成されているのが望ましい。

反射板５は、補助導光板６の、出射面６０と相対する背面６２に配置される反射構造で、光線を導光板３方向に反射させる、従来技術におけるリフレクタの作用を有しているものである。

反射板５は、背面６２に、薄膜状のリフレクタフィルムとして成形されているのが望ましい。反射板５は、例えば金属膜を蒸着やスパッタリングによって形成することができ、他に白色フィルム等のラミネートや白色印刷等も用いることができるが、特に望ましいのは銀の蒸着膜である。

図に示した例では、補助導光板６は、厚さ１００μｍ前後の透明ポリカーボネートフィルムから、バックライトを与える画面の大きさとほぼ同じ、すなわち導光板３と同じ面積で形成されている。反射素子６１としては、素材の表面上に、図２で示すような、透明フィルム幅方向にＶ字をなす、グルーブ状の溝を設けているものである。また反射板５としては、銀の金属膜を蒸着処理によって補助導光板６と一体に設けられている。さらに、反射板５の金属膜の酸化防止のため、反射板５を覆う形で白色ＰＥＴによる酸化防止保護膜５０を形成している。

次に、導光板３は、バックライトを与える画面の大きさと同じ大きさの透明なフィルムであり、導光板背面３２に導光板反射素子３３を形成されている。引用文献１〜４に記載されている、公知の製造方法を用いて製造することができ、ＰＭＭＡやポリカーボネート等のフィルムを用いて成形してもよいし、厚みの調整や導光板反射素子３３の成形を正確に行うことができるよう、ＵＶ硬化性のアクリル樹脂を用いて形成してもよい。

図に示した例では、導光板３はポリカーボネート製のフィルム上に、アクリル系のＵＶ硬化樹脂によって導光板反射素子３３としてグルーブ状の溝を形成されている。

光源２には薄型のＬＥＤなどを使用でき、本実施の形態（１）では、光出射面２０が厚さ０．３〜０．４ｍｍである従来と同様のものを含め、導光板３よりも厚いものも利用できる。

光学フィルム４は、導光板３の出光する表面に配置されるフィルムで、バックライト光を均一に出射するためのものである。拡散フィルム４０は出光する光を均一化するため、プリズムフィルム４１、４２は均一化された光を集光するためのもので、これらはいずれも公知のものを使用できる。図に示した例では、導光板３の表面に拡散フィルム４０、ついでプリズムフィルム４１、４２を配置している。

空気層７は、導光板３、補助導光板６の素材よりも屈折率の低い界面を設けることで、これらの板から光線が出射するよう設けられていると共に、サイドエッジ型バックライト装置全体１の厚みを調節する役目も担う。通常の装置の組み立てや使用状況では空気層７は大気であることが想定される。

空気層７の厚みは、バックライト構造を最も薄型とする目的からは、導光板３、補助導光板６、空気層７の厚みを合計したものが、光源２の光出射面２０の厚みに等しくなることが望ましいが、空気層７の屈折率と、導光板３、補助導光板６の厚みから光効率が最も高くなるよう考慮することが望ましい。

本実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置において、各部材の配置は、まず光源２の光出射面２０のうち一部２１には、導光板３をそこから出射する光線が導光板入光端面３０に入光するように配置する。

また、光出射面の一部２１とは他部２３には、補助導光板６をそこから出射する光線が入光端面６３に入光するよう配置する。導光板３と補助導光板６の厚み及び挟まれた間の厚みの、光出射面２０から発せられる光線が、バックライトに利用されることとなる。光出射面２０の厚み一杯としてもよいし、利用されない光線が生じてもよいならば光出射面２０よりも薄くしてもよい。

導光板３と補助導光板６の対向した隙間の部分に生じる光出射面の他部２２の厚みが、空気層７の厚みとなる。サイドエッジ型バックライト装置１のそれぞれの板、層の位置関係に関しては、導波が最も効率よく行われるよう、板、層の厚みや材質、各反射素子の構造からの屈折状況から考慮することが望ましい。

図に示した例では、導光板３を光出射面２０の上端、補助導光板６を下端に配置し、光出射面２０の光線のすべてが両部材の間に入るようにしている。なお、導光板出射面３１の上には、拡散フィルム４０とプリズムフィルム４１，４２が配置されている。

次に、この実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置の作用について、図３に示しながら説明する。光源２からの光線のうち主要な部分である、導光板３に直接入光する光線のうち、例えば光線２１０は、導光板反射素子３３により偏向され、導光板３内での反射を繰り返し、光源２から離れる方向へと導波され、やがてバックライトの照射方向に光出射される。

一方で、導光板３に入光せず、直接に補助導光板６に入光した光線２１１は、図に示した例においては、グルーブ状の反射素子６１により偏向し、出射面６０と反射板５との間で反射を繰り返しながら、補助導光板６内を、光源２から離れる方向へと導波される。反射板５は光線をすべて反射させるため、反射板５の形成された面からは光線２１１が出射することはない。しかし、出射面６０においては、反射素子６１に設けられた角度と、上に面している空気層7の屈折率の低さによって、やがて光線２１１は導光板３側に出射する。空気層7を経て、導光板３に入光した光線２１１は前記のように導光板３中を反射、偏向され、バックライトの照射方向に出射される。

また、光源２から導光板３に入光した光線のうち、光線２１２は、導光板３内の光路によって導光板背面３２から下部に出射したものである。この光線２１２は、補助導光板６に入光し、出射面６０と反射板５との反射を経て、導光板３側に出射され、導光板３を経てバックライト照射方向に出射される。

さらに、光源２から、補助導光板６と空気層７に入り込んだ光線２１３も、直接もしくは導光板背面３２と補助導板出射面６０の間の反射を経て、導光板３もしくは補助導光板６に入光し、導光板３からの光線としてバックライト照射方向に出射される。図に示した例では、光線２１３は空気層７に入光し、補助導光板６と導光板３の間を反射してから補助導光板６に入光し、補助導光板６内を導波してから導光板３側に出射されている。

バックライト照射方向に出射された光線２１０、２１１、２１２、２１３は、拡散フィルム４０、プリズムフィルム４１、４２によって光線が偏向されていずれもほぼバックライト構造から垂直に出光する光となり、バックライト光として供される。かくして、光源２から出光する光線のうち、従来技術では有効に利用されることがなかった導光板３に入光しない分を含めて、最大限を導波して、バックライト光として利用することができる。

次に、この実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置に係る補助導光板６の製造方法について、図４に基づいて説明する。原反ロール８には、ポリカーボネート製のフィルムの片面に反射板５の金属膜を蒸着処理しその上に酸化防止保護膜を皮膜した補助導光板６を、反射板５の設けられていない出射面６０が外側になるよう巻きつける。

次に、この補助導光板６の出射面６０への反射素子６１の加工を行う。原反ロール８のフィルムに、反射素子６１のパターンを設けられているプレス金型９で、熱成形プレス機１０を用いて、熱成形プレス台１１との間でプレス加圧し、出射面６０に対してパターンを成形する。

こうして反射素子６１のパターンが成形された補助導光板６を、裁断機１２によって、サイドエッジ型バックライト装置１で使用するサイズへと裁断する。

次に、本発明の実施の形態（２）について説明する。図５は、実施の形態（２）の補助導光板を示す概略図、図６は、実施の形態（２）の補助導光板の作用を示す概略図である。なお、この実施の形態（２）では、反射素子以外については、実施の形態（１）と同様であり、重複部分については説明を省略する。

この実施の形態（２）は反射素子６５として、補助導光板６４にドットパターン型の素子を形成されている。図５（ａ）に示す例では、反射素子６５は、出射面６０の表面に立体的に、半球状の凹面の素子が形成されたパターンである。

反射素子６５は、規則的もしくは不規則的なものでも可能である。例えば、光路の計算を行い、規則的な配置を設計することで、光効率を上昇させることができる。また一方で、非規則的に配置することで、光効率は低下することがあるが、規則的なパターンでどうしても起こりがちな光干渉によるバックライトの明暗のムラや模様などを避けることができる。

また、反射素子６５の分布密度については、輝度分布を考慮するのが望ましく、分布パターンやドット面積を可変して均整度を調節することもできる。例えば、図に示した例では、光源２の光出射面２０の近傍付近は輝度が高くなりやすいため、反射素子６５の密度に疎を設けている。また図の例では、中間部の輝度が高くなりやすいので、反射素子６５の密度をやや疎としている。これらの輝度分布や最適なパターンは、光源２や導光板３の構成などの条件によって大きく変わってくるため、それぞれの選択に応じて検討するのが望ましい。

図５（ｂ）に示す例では、ドットパターン型反射素子６５は、規則的な配列でなく、非規則的に配置されている。ドットパターン型反射素子６５の各ドットは、直径が4０μｍ、深さが4−７μｍ程度の凹面であり、ドット間の平均間隔は７０μｍ程度である。また、分布密度は、面積あたりのドット数がα→βにおいて６分の１から10分の１程度になるように配置されている。

この実施の形態（２）の作用について、図６に基づいて説明する。ドットパターン型反射素子６５に対して光線が入光または出光する場合、その入光、出光面は、半球であるドットパターンの周面である。したがって、球の周面のどこに光線が入光するかのわずかな光路の差によって入射角は異なり、反射角および出射角は光線ごとにほぼ予測不能なランダムなものとなる。

そのため、光出射面の一部２１や他部２２から出射し補助導光板６４内を導波される光線２１４、２１５や、空気層７に面する光出射面の他部２３から空気層７を経て補助導光板６４に対し反射する経路を経る光線２１６も、いずれも光源から離れる方向へと導波されてゆきつつも、その反射経路、光路は、光線ごとにほぼランダムとなり、光線の方向が均等に多様なものとなる。さらにドットパターン自体の配列も非規則的であることで、規則的なパターンを配置することによる光の偏り、光線経路の一致や干渉による光のムラなどを避け、均一に照らされるバックライトが得られることになる。

次に、本発明の実施の形態（３）について説明する。図７は、実施の形態（３）の補助導光板の要部を示す概略図である。なお、この実施の形態（３）では、反射素子以外については、実施の形態（２）と同様であり、重複部分については説明を省略する。

この実施の形態（３）では、凸型のドットパターンの反射素子６６を設けている。例えば図に示したように、凸型の反射素子６６を配置すると、出射面に対して水平向きに近い方向で出射しようとする光線２１７が、垂直向きの方向へと偏向されて出射する。

例えばこの反射素子６６を補助導光板６４の端に配置すると、装置の外側に出ようとする光線２１７を内側に偏向させ、バックライトに利用することができる。

次に、本発明の実施の形態（４）について説明する。図８は実施の形態（４）のサイドエッジ型バックライト装置における補助導光板の構造を示す概略図、図９は実施の形態（４）のサイドエッジ型バックライト装置の製造方法における、補助導光板の製造過程を示す概略図である。この実施の形態（４）では、補助導光板の構造および製造方法の他の点については、実施の形態（１）と同様である。

この実施の形態（４）では、補助導光板６７は図に示すように導光層６８と、反射素子形成層６９を有する。

導光層６８は、光線を導波し屈折する界面を主に形成する層であり、透明な樹脂から形成されている。素材はアクリルフィルムやポリカーボネートなど透明度が高いものが望ましく、また後述する製造方法の関係からUＶを透過するものである必要がある。図に示した例では素材としてはポリカーボネートフィルムを用いている。

導光層６８の厚さは、使用する光源２の光出射面２０の厚みに対し導光板３と補助導光板６７の合計厚みが同じ厚みもしくは、薄いほうが望ましい。すなわち光出射面２０からの光線を導光板３および補助導光板６７内にできるだけ多く入光されられる厚みが望ましい。具体的には１００μｍ〜２００μｍ前後である。

反射素子形成層６９は、反射素子が成形されている層であり、素子の形成が行いやすいよう導光層６８とは別の部材、さらには別の素材によって形成されているものである。正確で連続的に可能であるために、光硬化が可能な樹脂によることが特に望ましい。厚さは５μｍ〜２０μｍであり、反射素子形成層６９の黄変を防止および光硬化を迅速化させるため上記範囲が望ましい。図に示した例では、アクリル系ＵＶ硬化樹脂で形成され、グルーブ状である反射素子６１を形成されている。

導光層６８と反射素子形成層６９とは、素材、厚み、反射素子のパターンの形状や分布によって屈折率を計算することで、不必要な反射等を防止し、両層が一体構造で、補助導光板６７全体があたかも界面のない導光板として機能するよう設計することが可能である。

次に、実施の形態（４）の補助導光板６７の製造方法について、図８に示して説明する。この実施の形態（４）では、図に示すように、透明フィルムで形成された導光層６８のロールにＵＶ硬化樹脂１３を塗工し、反射素子６１のパターンがあらかじめ形成された金型ロール１４に押しつけ、ＵＶランプ１５によってＵＶ硬化させることで、反射素子形成層６９の成形を行っている。

導光層６８は、巻き取り装置１６の巻き取りによって送られる経路において、表面にＵＶ硬化樹脂１３が塗工され、ついで厚み制御材１７によってＵＶ硬化樹脂１３の厚みが調整されてから、ギャップ制御ロール１８によって、金型ロール１４に押し付けられる。金型ロール１４は、グルーブ状やドットパターンなど、反射素子のパターンがあらかじめ形成されている。図に示した例では、実施の形態（１）と同じグルーブ状の反射素子６１のパターンである。

ついで、導光層６８には金型ロール１４を挟んで相対する側からＵＶランプ１５を用いてＵＶを照射する。ＵＶが導光層６８を透過し、ＵＶ硬化樹脂１３を金型のパターンを押し付けた形で硬化させることになる。ＵＶランプ１５の配置は、ＵＶ硬化樹脂の硬化時間やＵＶが照射される領域から調整することが望ましい。

図に示した例では、金型ロール１４に押し付けられている経路のほぼ中央にＵＶランプ１５が配置され、ＵＶ照射の直前および直後に成形のための押し付けが行われるようになっている。

ＵＶ硬化樹脂１３の厚みは、塗工後の厚み制御材１７およびＵＶランプによる硬化照射前後に配置されたギャップ制御ロール１８によって調整される。

かくして、導光層６８の表面に、金型ロール１４から所定形状を転写成形したＵＶ硬化樹脂１３からなる反射素子形成層６９が成形される。この導光層６８の、反射素子形成層６９が形成されているとは逆の面に実施の形態（１）と同様に裏面に金属蒸着による反射板５を成形し、サイドエッジ型バックライト装置に使用するサイズにまで裁断することで、補助導光板６７となる。

この実施の形態（４）によると、ＵＶ硬化樹脂１３に金型ロール１４のパターンを正確に成形できるため、成形の精度が高く、光路の計算も正確に行うことができる。

また、この実施の形態（４）での厚み制御材１７とギャップ制御ロール１８による厚みの制御は、おおよそ１〜２μｍ以下の精度で正確に反射素子形成層６９の厚みを制御することができる。この精度の高さは、バックライト装置における光路の正確な調整には不可欠なものである。

さらに、ロールの巻き取りを用いた工程によって、補助導光板６７を連続的に製造することができる。

なお、導光板３についても、導光板の本体を透明フィルムで形成し、導光板反射素子３３をＵＶ硬化樹脂によって形成する構造を、この補助導光板６７と同様の工法に基づいて製造してもよい。

他の実施の形態として、補助導光板の反射素子のパターンの形状は、山形の連なったグルーブ（溝）状、半球や楕円球、各種角型のドット状や不規則な凹凸などが考えられ、その配置、分布に関しても規則的、不規則的ともに考えられる。

また、補助導光板の製造方法において、反射素子のパターンがグルーブ状の場合は、フィルム材料に対して加圧成形を行うほかに、出射面に対して、切削加工を行ってグルーブを形成させてもよい。加えて、簡易な製法としては、シルク印刷による白色ドット印刷、インクジェット等で白色インクをドット凹凸印刷加工されたものであってもいい。

これらの反射素子の形状および製造方法は、バックライト装置内の光学系全般、すなわち光源、導光板に形成される導光板反射素子のパターン、導波の光効率やライトの状態（明るさ、均一さ）等に合わせて、いずれが最適なものでもあり得る。装置の設計、得たいバックライト光の性質に応じて選択することができる。

以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳細に説明する。

補助導光板６として、厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルム（三菱エンジニアリングプラスチックス製、ユーピロンＦＥ−２０００）の片側を出射面６０、逆側を背面６２とし、背面６２に反射板５として銀の金属膜を蒸着処理した。金属膜の上に酸化防止保護膜５０として白色ＰＥＴ（帝人製、Ｕ２）を厚み３８μｍとなるよう皮膜した。

次に、補助導光板６の出射面６０への反射素子６１の加工を行った。補助導光板６を出射面６０が上向きになるよう原反ロール８にセットし、ドットパターンのプレス金型９と熱成形プレス機１０を用いてプレス加圧した。このとき、プレス型の温度は１６０℃となるよう、熱成形プレス機のヒータ板で調整した。また、プレス金型９の押し付け圧力は９０ＭＰａで、加圧時間は１．０秒であった。ドットパターンが成形された補助導光板６を裁断機によって、表示用の２インチサイズへと裁断した。この補助導光板６を実施例１とした。

補助導光板６７として、易接着タイプのアクリルフィルム（住友化学製、Ｓ０００１）、厚み１２５μｍを用い、このフィルムを巻き取り装置１６によって５ｍ／ｍｉｎの速度で送りながら、ＵＶ硬化樹脂１３を塗工した。ＵＶ硬化樹脂１３の組成は下記の成分の混合物とした。

ウレタン系オリゴマー（ＭＷ：７０００） ５０重量％
テトラエチレングリコールジアクリレート
２官能モノマー （共栄社（株）製） ５０重量％
光開始剤：１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
（チバスペシャリティケミカル製、商品名「イルガキュア１８４」）
２重量％

ついでこの補助導光板６７のＵＶ硬化樹脂１３を、ギャップ制御ロール１８を介して金型ロール１４に押し付けた。金型ロール１４は１５０ｍｍ幅にグルーブ状のパターンがあらかじめ形成されているものを用いた。グルーブの角度は８８．７５°とし、二連取りの形状とした。

ついで、補助導光板６７に金型ロール１４を挟んで相対する側からＵＶランプ１５を用いてＵＶを照射した。ＵＶランプ１５はアイグラフィックス製、１６０Ｗ／ｃｍタイプを用い、補助導光板６７までの距離を１４０ｍｍとした。ギャップ制御ロール１８によるＵＶ硬化樹脂１３の厚みは１０μｍとした。

その後、補助導光板６７の裏面に金属蒸着による反射板５を成形し、表示用の２インチの寸法に裁断した。この補助導光板６７を実施例２とした。

［光学特性評価］
本発明の効果を確認するために、光学特性評価を行った。試験例１として、ＬＥＤの光源２、グルーブ状の導光板反射素子３３をもつアクリル樹脂製の導光板３を配し、導光板３の下には実施例１の補助導光板６、導光板３の上面、即ちディスプレイ側には拡散フィルム４０（キモト製、ライトアップ５０ＬＳＥ ６５μｍ）を隣接させた。その上にプリズムフィルム４１、４２（３Ｍ製、Ｔｉｎ−ＢＥＦ）を使用しプリズムを直交させた２枚構造とした。導光板３の厚みは１３５μｍとし、寸法は２インチの表示用とした。

外形寸法：縦 ４６．５ｍｍ×横 ３２．５ｍｍ
発光部 ：縦 ４０．５ｍｍ×横 ３０．５ｍｍ

また比較例１として、補助導光板６にかえて銀蒸着リフレクタフィルム（麗光製、７５Ｗ）を使用したほかは試験例１と同様に組み立てた。

これらの面光源装置に対して、光学特性を測定した。光源２のＬＥＤには日亜化学製、ＮＳＳＷ０９０ＡＴを３灯使用した。このＬＥＤの光出射面２０のレンズの厚みは３１０μｍであった。

試験例１と比較例１の輝度変化の比較を図１０に示す。試験例１の相対輝度を表すグラフがAであり、その平均相対輝度は０．８４９である。比較例１の相対輝度を表すグラフがBであり、その平均相対輝度は０．６５８である。実施例１は相対平均輝度で０．１９１、すなわち比較例１に対して約３０％向上させることができた。なお、比較例１は、ＬＥＤ光源からの距離が増すほど光の色調が黄変したため、ＬＥＤ光線出光部レンズに接する側面には黒色と量で光遮蔽層を施した。本試験結果は、本発明のサイドエッジ型バックライト装置用補助導光板およびこれを用いたサイドエッジ型バックライト装置は、液晶側への光線エネルギーを高める効果があるとともに液晶側への光線の黄変も改善できることも示す。

本発明の実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置の概略図である。 本発明の実施の形態（１）の補助導光板の反射素子構造を示す斜面図である。 本発明の実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置の作用を示す概略図である。 本発明の実施の形態（１）のサイドエッジ型バックライト装置の製造方法における、反射素子の形成過程を示す概略図である。 本発明の実施の形態（２）の補助導光板を示す概略図である。 本発明の実施の形態（２）の補助導光板の作用を示す概略図である。 本発明の実施の形態（３）の補助導光板の一部の反射素子構造を示す概略図である。 本発明の実施の形態（４）のサイドエッジ型バックライト装置における補助導光板の構造を示す概略図である。 本発明の実施の形態（４）のサイドエッジ型バックライト装置の製造方法における、補助導光板の製造過程を示す概略図である。 本発明の実施例１と比較例１の光学特性比較を示すグラフである。 従来技術において、光源よりも導光板が薄い場合の光線の利用効率を示す概略図である。 従来技術において、光源よりも導光板が薄い場合のリフレクタの作用を示す概略図である。 従来技術において、ＰＥＴ樹脂製リフレクタを通る光線の光路を示す概略図である。

符号の説明

１、１０１ バックライト装置
２ 光源
３ 導光板
４ 光学フィルム
５ 反射板
６、６４、６７ 補助導光板
７ 空気層
８ 原反ロール
９ プレス金型
１０ 熱成形プレス機
１１ 熱成形プレス台
１２ 裁断機
１３ ＵＶ硬化樹脂
１４ 金型ロール
１５ UVランプ
１６ 巻き取り装置
１７ 厚み制御材
１８ ギャップ制御ロール
２０ 光出射面
２１ 光出射面の一部
２２、２３ 光出射面の他部
３０ 導光板入光端面
３１ 導光板出射面
３２ 導光板背面
３３ 導光板反射素子
４０ 拡散フィルム
４１、４２ プリズムフィルム
５０ 酸化防止保護膜
６０ 出射面
６１、６５、６６ 反射素子
６２ 背面
６３ 入光端面（補助導光板）
６８ 導光層
６９ 反射素子形成層
２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２６０、２６１、２６２、２７０、２７１、２８０ 光線
２５０ 光出射面の導光板に面した部分
２５１、２５２ 光出射面の厚い部分
５００ リフレクタ
５１０ 山形の反射溝
５２０ ＰＥＴ樹脂製リフレクタ
５２１ 金属薄膜
５２２ リフレクタ側面
５２３ 遮蔽膜
ｔ 補助導光板の厚み
α 素子の疎な部分
β 素子の密な部分

Claims (4)

1. 光源と、光源からの光線を入光端面から入光して導波する導光板と、導光板の表面側に配置される光学フィルムと、導光板の背面側に配置される反射板とを備え、光源の光出射面＞導光板の入光端面の厚みの関係にあるサイドエッジ型バックライト装置において、
   前記反射板の導光板側に一体に設けられ前記光源からの光線を入光して導波すると同時に導光板側に面して反射素子が形成されてなる補助導光板を設け、該補助導光板を前記導光板の背面側に並設して前記導光板とで入光端面を構成することを特徴とするサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板。
2. 前記補助導光板がポリカーボネート系フィルム材料又はアクリル系フィルム材料から成形され、反射板がリフレクタフィルムから成形されていることを特徴とする請求項１記載のサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板。
3. 前記補助導光板には反射素子がグルーブ状又はドット状に熱成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のサイドエッジ型バックライト装置の補助導光板。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の補助導光板を用いるサイドエッジ型バックライト装置であって、前記光源の光出射面の一部に前記導光板の入光端面を設置し、前記光源の光出射面の他部に前記補助導光板の入光端面を設置し、前記補助導光板と前記反射素子とを介して前記導光板の背面から入光することを特徴とするサイドエッジ型バックライト装置。

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