JP2009252661A - 導光板及び面状ライトユニット並びに表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導光板及び面状ライトユニット並びに表示装置において、光入射面の延在方向に沿った方向だけでなく光入射面からの距離に応じた輝度ムラも抑制すること。
【解決手段】 透光性の板状部材で構成されその側端面から入射された光源２からの光を導光すると共に光路変換してその主面１ａから照明対象物に対して面状の照明光を出射する導光板１であって、光源２から光が入光する側端面の入光部１ｂに、厚さ方向に延在する複数の縦溝部３ａと、これら縦溝部３ａ内に側端面の延在方向に延在する複数の横溝部３ｂと、が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示パネルなどを照明するために用いる導光板及び面状ライトユニット並びにこれらを備えた表示装置に関する。

ノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）、モバイルタイプＰＣ、携帯電話機、ＰＤＡ、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）等のディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。

このバックライトユニットには、蛍光管やＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源からの光を導光し、主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させる導光板が用いられている。従来、例えば特許文献１には、導光板と、該導光板の光入射面側に配されたＬＥＤの点光源と、を備え、導光板の光入射面にプリズムアレイ状の光学パターンが形成された面光源装置が提案されている。この面光源装置では、導光板の光入射面で光を光学パターンの各プリズムで広げ、輝度分布を均一化させて輝度ムラを低減しようとするものである。また、特許文献２にも同様に、光入射面に連続した凹凸が形成された導光板が提案されている。

特開平１０−１９９３１６号公報 特開２００５−２２８７１９号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記各特許文献に記載の技術では、導光板の光入射面に厚さ方向に延在する複数の縦溝の凹凸を形成することで、光入射面の延在方向に光を広げて該延在方向に沿った方向の輝度ムラを改善させているが、光入射面からの距離に応じて発生する輝度ムラを低減することが難しいという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、光入射面の延在方向に沿った方向だけでなく光入射面からの距離に応じた輝度ムラも抑制することができる導光板及び面状ライトユニット並びに表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の導光板は、透光性の板状部材で構成されその側端面から入射された光源からの光を導光すると共に光路変換してその主面から照明対象物に対して面状の照明光を出射する導光板であって、前記光源から光が入光する前記側端面の入光部に、厚さ方向に延在する複数の縦溝部と、これら縦溝部内に前記側端面の延在方向に延在する複数の横溝部と、が形成されていることを特徴とする。

この導光板では、側端面の入光部に、厚さ方向に延在する複数の縦溝部と、これら縦溝部内に前記側端面の延在方向に延在する複数の横溝部と、が形成されているので、縦溝部によって側端面の延在方向へ入射光を広げると共に、横溝部によって厚さ方向にも光を広げることで、側端面の延在方向に沿った方向だけでなく側端面からの距離に応じても輝度ムラが低減される。したがって、導光板の主面全体として輝度ムラを抑制することができ、輝度分布の均一化をさらに図ることができる。

また、本発明の導光板は、前記横溝部が、前記入光部のうち照明光が出射される前記主面側と反対側ほど多く又は深く形成されていることを特徴とする。
従来、導光板の輝度ムラは、特に側端面の近くで顕著に現れるが、バックライトユニットのような面状ライトユニットにおいて導光板の側端面から例えば約３ｍｍ程度の極近傍のエリアは面光源として実装上必要とされないエリアである。このため、本発明の導光板では、入光部のうち、側端面の極近傍の輝度に強く影響する主面側では、横溝部を少なく又は浅く形成することで、厚さ方向に入射光をあまり屈折させず上下に広げずに入光させて側端面からより遠い領域へ導光し易くすると共に、側端面の近傍であるが上記極近傍よりも若干離れた領域の輝度に強く影響する主面側の反対側では、横溝部を多く又は深く形成することで、厚さ方向に入射光を屈折させ上下に広げて入光させてこの領域の輝度ムラを低減することができる。

また、本発明の導光板は、前記縦溝部が、断面波型状又は円弧状に形成された溝であり、前記横溝部が、断面Ｖ字状とされた複数の突条部で挟まれた断面台形状又はＶ字状の溝であることを特徴とする。

本発明の面状ライトユニットは、発光ダイオード素子を搭載した光源と、該光源の光を側端面から入射させる上記本発明の導光板と、を備えていることを特徴とする。すなわち、この面状ライトユニットでは、上記本発明の導光板を備えているので、光出射面である主面の輝度ムラ、特に側端面からの距離に応じた輝度ムラが低減されると共に見栄えの良好な面状光源を得ることができる。

本発明の表示装置は、画像表示パネルと、前記画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された上記本発明の面状ライトユニットと、を備えていることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、上記本発明の面状ライトユニットを備えているので、輝度均一性及び見栄えの優れた画像表示が得られる。

また、本発明の表示装置は、前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるので、薄型軽量化及び低コスト化ができると共に、輝度均一性及び見栄えの優れた液晶表示が得られる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る導光板によれば、側端面の入光部に、厚さ方向に延在する複数の縦溝部と、これら縦溝部内に前記側端面の延在方向に延在する複数の横溝部と、が形成されているので、側端面の延在方向に沿った方向だけでなく側端面からの距離に応じても輝度ムラが低減され、主面全体として輝度分布の均一化をさらに図ることができる。したがって、この導光板を備えた面状ライトユニット及び表示装置によれば、輝度均一性及び見栄えの優れた画像表示を得ることができる。

以下、本発明に係る導光板及び面状ライトユニット並びに表示装置の第１実施形態を、図１から図５に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態における導光板１は、図１から図３に示すように、透光性の板状部材で構成されその側端面から入射された複数の光源２からの光を導光すると共に光路変換してその主面１ａから照明対象物に対して面状の照明光を出射するものであって、光源２から光が入光する側端面の入光部１ｂに、厚さ方向に延在する複数の縦溝部３ａと、これら縦溝部３ａ内に側端面の延在方向に延在する複数の横溝部３ｂと、が形成されている。

上記導光板１は、例えば透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等で形成されている。
上記縦溝部３ａは、横断面波型状又は円弧状に形成された連続した凹凸の溝である。なお、縦溝部３ａの溝底部分は、平坦部となっている。
上記横溝部３ｂは、縦断面Ｖ字状の突条部３ｃで挟まれた縦断面台形状又はＶ字状の溝である。すなわち、突条部３ｃが平面を介して間隔を空けて設けられている場合、横溝部３ｂは、断面台形状となり、突条部３ｃが連続して設けられている場合、横溝部３ｂは、断面Ｖ字状となる。上記突条部３ｃは、その先端部の頂角が例えば８０〜１６０°の角度に設定されている。
なお、これら縦溝部３ａ及び横溝部３ｂの溝深さは、例えば５〜１００μｍ程度に設定されている。

この導光板１を作製するために、新たに金型を作製する場合、出射面等を変更するよりも側端面の加工だけであるため、コスト的又は開発期間的にも簡易に実施可能なメリットがある。
また、一度作製した金型に追加工処理を施すことでも、入光部１ｂの縦溝部３ａ及び横溝部３ｂを容易に形成することが可能である。

上記光源２は、導光板１の側端部に複数配置された白色ＬＥＤである。この白色ＬＥＤは、例えば基板上の半導体発光素子を樹脂材で封止したものであり、半導体発光素子として、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。
また、この半導体発光素子を封止する樹脂材は、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばＹＡＧ蛍光体が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、半導体発光素子からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。なお、白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。

また、本実施形態のバックライトユニット（面状ライトユニット）３は、図４に示すように、所定間隔で並べられた複数の上記光源２と、これら光源２からの光を側端面から入射させる導光板１と、該導光板１上に配され導光板１からの光を拡散させて面内の光強度を均一にする拡散シート４と、拡散シート４上に配され拡散シート４からの光を液晶表示パネル（画像表示パネル）５に向けた上方向への照射光として出射する第１プリズムシート６Ａ及び第２プリズムシート６Ｂと、導光板１の下面に配された反射シート７と、を備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル５の画面側及びバックライトユニット３の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。

上記導光板１は、他の各シート部材を支持するホルダー（図示略）により固定されている。なお、導光板１を、両面テープ等で固定しても構わない。
上記拡散シート４は、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明樹脂にシリカ粒子などを分散させたシートである。

上記第１プリズムシート６Ａは、拡散シート４上に配され、上記第２プリズムシート６Ｂは、第１プリズムシート６Ａ上に配されている。第１プリズムシート６Ａ及び第２プリズムシート６Ｂは、拡散シート４からの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、第１プリズムシート６Ａは、光源２の光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、光源２の光軸に直交する方向と平行に設定される。また、第２プリズムシート６Ｂは、光源２の光軸に対して、プリズム部の稜線が平行に設定されている。すなわち、第１プリズムシート６Ａと第２プリズムシート６Ｂとは、互いのプリズム部の稜線がねじれの位置に配され、平面視で互いに稜線が直交している。

上記反射シート７は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。また、この反射シート７は、バックライトユニット３の各シートを収納する図示しないホルダー等に貼り付けられている。

本実施形態の表示装置８は、例えばノートＰＣ、モバイルタイプＰＣ、携帯電話機、ＰＤＡ、ＡＴＭ等の液晶ディスプレイに適用される液晶表示装置であって、液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の裏面側に配された上記バックライトユニット３と、を備えている。

上記液晶表示パネル５は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、透過型の液晶表示パネル５の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙にＴＮ液晶やＳＴＮ液晶等の液晶をシール材で封止したパネル本体と、を備えたものである。

次に、上記導光板１により実際に輝度分布を測定した例を、図５を参照して説明する。
まず、比較のため、側端面に縦溝部３ａのみが形成され横溝部３ｂが形成されていない従来の導光板において、輝度分布を測定した例を、図５の（ａ）に示す。これに対して、縦溝部３ａ及び横溝部３ｂの両方が形成された本実施形態の導光板１において輝度分布を測定した例を、図５の（ｂ）に示す。なお、本実施形態の導光板１では、高さ０．０１ｍｍで先端部の頂角を１４０°とした突条部３ｃを、側端面のほぼ全面に形成している。

上記輝度分布からわかるように、従来の導光板では、光源２のＬＥＤが配される側端面からの距離に応じて輝度ムラが生じている。特に、側端面の近傍の輝度が低く、暗部（点線部分）が生じてしまっている。これに対し、本実施形態の導光板１では、側端面の近傍の輝度が向上して上記暗部も消え、側端面からの距離に応じた輝度ムラが抑制されている。また、導光板１全体としても輝度が向上している。すなわち、縦溝部３ａ及び横溝部３ｂによって導光板１全体の輝度を調整することが可能である。

このように本実施形態の導光板１では、側端面の入光部１ｂに、厚さ方向に延在する複数の縦溝部３ａと、これら縦溝部３ａ内に側端面の延在方向に延在する複数の横溝部３ｂと、が形成されているので、縦溝部３ａによって側端面の延在方向へ入射光を広げると共に、横溝部３ｂによって厚さ方向にも光を広げることで、側端面の延在方向に沿った方向だけでなく側端面からの距離に応じても輝度ムラが低減される。したがって、導光板１の主面１ａ全体として輝度ムラを抑制することができ、輝度分布の均一化をさらに図ることができる。

したがって、この導光板１を備えたバックライトユニット３では、光出射面である主面１ａの輝度ムラ、特に側端面からの距離に応じた輝度ムラが低減される。さらに、このバックライトユニット３を備えた表示装置８によれば、輝度均一性及び見栄えの優れた画像表示を得ることができる。

次に、本発明に係る導光板及び面状ライトユニット並びに表示装置の第２実施形態について、図６及び図７を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、導光板１の側端面の厚さ方向全体に横溝部３ｂが形成されているのに対し、第２実施形態の導光板２１では、図６及び図７に示すように、横溝部３ｂが、入光部１ｂのうち照明光が出射される主面１ａ側と反対側ほど多くかつ深く形成されている点である。
すなわち、第２実施形態の導光板２１では、主面１ａ側と反対側の半分のみに突条部３ｃが形成されていると共に、突条部３ｃが主面１ａ側と反対側の面に近いほど大きく突出した突条形状となっている。

従来、導光板の輝度ムラは、特に側端面の近くで顕著に現れるが、バックライトユニットのような面状ライトユニットにおいて導光板の側端面から例えば約３ｍｍ程度の極近傍のエリアは面光源として実装上必要とされないエリアである。このため、第２実施形態の導光板２１では、入光部１ｂのうち、側端面の極近傍の輝度に強く影響する主面１ａ側では、横溝部３ｂを無くすことで、厚さ方向に入射光をあまり屈折させず上下に広げずに入光させて側端面からより遠い領域へ導光し易くすると共に、側端面の近傍であるが上記極近傍よりも若干離れた領域の輝度に強く影響する主面１ａ側の反対側では、横溝部３ｂを多くかつ深く形成することで、厚さ方向に入射光を屈折させ上下に広げて入光させてこの領域の輝度ムラを低減することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記各実施形態のように、縦溝部及び横溝部は上述した形状が好ましいが、入射光を広げる効果が得られればその他の形状としても構わない。例えば、横溝部を縦断面Ｖ字状の溝としても構わない。
また、導光板の側端面全体に縦溝部及び横溝部を形成しているが、少なくとも光源に対向した入光部のみに縦溝部及び横溝部を形成すれば、これらを部分的に形成しても構わない。

また、第２実施形態では、横溝部が主面側と反対側ほど多くかつ深く形成されているが、該反対側ほど多く又は深く形成されていればよい。例えば、反対側の半分のみに同じ深さの横溝部が形成されていても、主面側の半分には横溝部が形成されていないので、該反対側ほど横溝部が多いことになり、同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施形態のバックライトユニットでは、拡散シートを用いているが、拡散シートを省略したバックライトユニットとしても構わない。また、２枚のプリズムシートを用いているが、１枚のプリズムシートを採用したバックライトユニットとしても構わない。
上記各実施形態の表示装置では、画像表示パネルとして液晶表示パネルを採用しているが、他の画像表示パネルを用いても構わない。例えば、電子ペーパーなどの画像表示パネルを採用しても良い。この場合、電子ペーパー本体の表面側にフロントライトユニットとして本発明の面状ライトユニットが設置される。

本発明に係る導光板及び面状ライトユニット並びに表示装置の第１実施形態において、導光板の入光部周辺を示す拡大斜視図である。 第１実施形態において、導光板の入光部を示す概念的な拡大縦断面図である。 第１実施形態において、導光板の入光部を示す拡大横断面図である。 第１実施形態において、液晶表示装置を示す断面図である。 従来の導光板及び第１実施形態の導光板による輝度分布を示す図である。 本発明に係る導光板及び面状ライトユニット並びに表示装置の第２実施形態において、導光板の入光部周辺を示す拡大斜視図である。 第２実施形態において、導光板の入光部を示す概念的な拡大縦断面図である。

符号の説明

１，２１…導光板、１ａ…導光板の主面、１ｂ…入光部、２…光源、３ａ…縦溝部、３ｂ…横溝部、３ｃ…突条部、３…バックライトユニット（面状ライトユニット）、５…液晶表示パネル（画像表示パネル）、８…表示装置

Claims (6)

1. 透光性の板状部材で構成されその側端面から入射された光源からの光を導光すると共に光路変換してその主面から照明対象物に対して面状の照明光を出射する導光板であって、
   前記光源から光が入光する前記側端面の入光部に、厚さ方向に延在する複数の縦溝部と、
   これら縦溝部内に前記側端面の延在方向に延在する複数の横溝部と、が形成されていることを特徴とする導光板。
2. 請求項１に記載の導光板において、
   前記横溝部が、前記入光部のうち照明光が出射される前記主面側と反対側ほど多く又は深く形成されていることを特徴とする導光板。
3. 請求項１又は２に記載の導光板において、
   前記縦溝部が、断面波型状又は円弧状に形成された溝であり、
   前記横溝部が、断面Ｖ字状とされた複数の突条部で挟まれた断面台形状又はＶ字状の溝であることを特徴とする導光板。
4. 発光ダイオード素子を搭載した光源と、
   該光源の光を側端面から入射させる請求項１から３のいずれか一項に記載の導光板と、を備えていることを特徴とする面状ライトユニット。
5. 画像表示パネルと、
   前記画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された請求項４に記載の面状ライトユニットと、を備えていることを特徴とする表示装置。
6. 請求項５に記載の表示装置において、
   前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。