JP2010102875A - 導光体、導光板、バックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光を均等に射出することができ、しかも、薄型化を図ることができるようにした導光体、導光板、バックライトユニット及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】この導光体１１は、背面側に直線状光源１０又は点状光源１０を収納する溝状の凹部１２又は窪み状の凹部１２が設けられ、表面から前記凹部１２の中心に向かって次第に深くなるように窪んだ傾斜面１３が形成されている。そして、傾斜面１３は、光源１０から内部に入射した光Ｌを傾斜面１３から射出させるように傾斜した透過部１５と、傾斜面１３から内部に反射させるように傾斜した反射部とを微視的に交互に連続して設け、かつ、中心側での透過部１５の幅と反射部の幅との比が、周辺側で透過部１５の幅と反射部の幅との比よりも小さくされている。さらに、傾斜面１３は、中心側で反射部の幅が透過部１５の幅よりも大きく、周辺側で透過部１５の幅が反射部の幅よりも大きくされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶パネルの背面側に光を照明するバックライトユニット、このバックライトユニットに備えられる導光体及び複数の導光体を配列した導光板に関し、詳しくは、背面側に光源を収納する凹部が設けられ、表面側に内面反射作用を有する傾斜面が形成された導光体及び導光板、及びこの導光体又は導光板を備えたバックライトユニットに関する。

液晶表示装置に用いられるバックライトユニットは、液晶パネルに背面側に光を照明する光源やこの光源の光を導く導光板などを備えている。そして、バックライトユニットは、導光板の一方又は両方の端面に光源を配置したサイドライト方式と、導光板の背面に複数の光源を配置した直下型方式とに大別される。サイドライト方式のバックライトユニットは主として小型のディスプレイ装置用として、直下型方式のバックライト方式は主として大型のディスプレイ装置用として使用されている。

しかし、従来の直下型方式のバックライトユニットは、光源の直上での輝度が高く、光源間での輝度が低い、すなわち輝度ムラが出ていた。そこで、輝度ムラが出にくいようにしたバックライトユニットやそれを用いた液晶表示装置などが提供されている。

例えば、特許文献１には、種々の形態の液晶表示装置が開示されているが、いずれの液晶表示装置も図８（ａ）（ｂ）に示すように、有効表示領域の背面に一以上の溝１を形成した略平板状の導光板２と、この導光板２の溝１内に配置された冷陰極蛍光管のような線状光源３と、導光板２の表面側に配置された液晶表示素子（図示せず）とを備え、内面反射作用を有するＶ字状の傾斜面４を溝１付近の表面に形成したことを特徴としている。

そして、図８（ａ）に示した液晶表示装置は、溝１の奥（表面側）を∧形状の斜面１ａとし、導光板２の傾斜面４の底部中心に平坦部４ａを設けたことを特徴としている。この液晶表示装置は、光源３から導光板２内に入射した光Ｌが主として導光板２の傾斜面４に沿って反射するように形成されている。

また、図８（ｂ）に示した液晶表示装置は、溝１の奥（表面側）をほぼ∧形状の斜面とし、かつ、溝１の奥の中央部に丸み１ｂを与え、導光板２の傾斜面４の底部にも丸みを４ｂ与えたことを特徴としている。この液晶表示装置は、溝１の中央部から導光板２に入射する光Ｌの光度分布が光源３の真上で密、遠くなるにしたがって次第に疎になるように変化し、輝線が発生しないようにされている。

また、特許文献２には、図８（ｃ）に示すように、略平板状の導光板５と光源６と反射部材（図示せず）と拡散板９を備えたバックライトユニットが開示されている。このバックライトユニットは、導光板５が透明樹脂に光拡散剤を分散したものとされ、導光板５の背面に光源６を納めるための光源用凹部７を形成し、この光源用凹部７付近の導光板５の表面に断面Ｖ字状の傾斜面８を形成したことを特徴としている。

そして、光源６から導光板５内に入射した光Ｌは、導光板５内の光拡散剤によって拡散され、傾斜面８で一部反射される。この反射した光は、導光板５内を光源６から遠い端又は隣接する別の光源６の方に向けて伝播し、導光板５の反射部材の遠い側の面から均等に射出される。
特開２００１−１３３７７９号公報 特開２００６−２８６２１７号公報

図８（ａ）（ｂ）に示した液晶表示装置、及び図８（ｃ）に示したバックライトユニットは、導光板２だけでは光Ｌが均等に射出されず、輝度ムラを解消することができない。したがって、これらの導光板２，５を備えたものは、導光板２，５の背面側に反射板（図示せず）が配置され、導光板２の表面側に拡散板９が配置され、反射板と拡散板９との協働によって光Ｌを均等に射出するようにされている。

しかし、光Ｌが均等に出射されるようにするには、反射板と拡散板９との間隔を大きくしなければならず（図８（ａ）（ｂ）に示した装置とユニットでは１０．９ｍｍ、図８（ｃ）に示したユニットでは８．４ｍｍ）、薄型化を図ることができない。

そこで、本発明は、光を均等に射出することができ、しかも、薄型化を図ることができるようにした導光体、導光板、バックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置を提供することを課題とする。

本発明に係る導光体は、背面側に直線状光源又は点状光源を収納する溝状の凹部又は窪み状の凹部が設けられ、表面から前記凹部の中心に向かって次第に深くなるように窪んだ傾斜面が形成された導光体であって、前記傾斜面は、光源から内部に入射した光を傾斜面から射出させるように傾斜した又は傾斜していない透過部と、傾斜面から内部に反射させるように傾斜した又は傾斜していない反射部とを交互に連続して設け、かつ、中心側での透過部の幅と反射部の幅との比が、周辺側で透過部の幅と反射部の幅との比よりも小さくされていることを特徴としている。

この導光体によれば、光源から導光体の内部に入射した光は、傾斜面に設けられた透過部で導光体から射出され、反射部で導光体内に反射される。そして、中心側での透過部の幅と反射部の幅との比が、周辺側で透過部の幅と反射部の幅との比よりも小さくされていることにより、中心側から射出される光量が周辺側から射出される光量よりも相対的に少なくされる。ただし、導光体の表面側には、拡散板が配置され、光が拡散板内に入射してから射出される。この光は、導光体の中心側で対峙する部分において垂直向きに入射され、導光体の周辺側で対峙する部分において斜め向きに入射される。したがって、中心側の光は、狭い範囲で拡散板内に入射し、周辺側の光は広い範囲で拡散板内に入射し、拡散板での光量が中心側でも周辺側でも相対的に均等になることから、拡散板からは、光が全面に亘って均等に射出される。

また、前記本発明に係る導光体において、前記傾斜面は、中心側で反射部の幅が透過部の幅よりも大きく、周辺側で透過部の幅が反射部の幅よりも大きくされていることが好ましい。この導光体によれば、中心側で反射部の幅が透過部の幅よりも大きく、周辺側で透過部の幅が反射部の幅よりも大きくされていることにより、光が中心側で多く反射され、周辺側で少なく反射されるため、光量の密度が中心側と周辺側とで均等にされる。

また、前記本発明に係る導光体において、前記傾斜面は、周縁部で丸みを付けた曲面部を設けたものであることが好ましい。この導光体によれば、丸みを付けた曲面部においても、光が透過部で導光体から射出され、導光体から光を広範囲に亘って射出することができる。

また、本発明に係る導光板は、前記のいずれかの導光体が複数配列され、かつ、凹部を開口した状態で基板と一体化されていることを特徴としている。

この導光板によれば、複数の導光体が基板に一体化されていることにより、複数の導光体が位置決めされ、組付け作業性を向上させることができる。

また、本発明に係るバックライトユニットは、前記の基板が備えられていない本発明に係るいずれかの複数の導光体と、各導光体の凹部に収納された光源と、各導光体の表面側に配置された拡散板とが備えられていることを特徴としている。

このバックライト光源によれば、光が導光体の傾斜面から拡散板内に全面に亘って均等に入射され、拡散板から全面に亘って均等に射出される。

また、本発明に係る前記と異なるバックライトユニットは、前記の導光体と基板とを一体化した本発明に係る導光板と、各導光体の凹部に収納された光源と、各導光体の表面側に配置された拡散板とが備えられていることを特徴としている。

このバックライト光源によれば、光が導光板の導光体の傾斜面から拡散板内に全面に亘って均等に入射され、拡散板から全面に亘って均等に射出される。

また、本発明に係る液晶表示装置によれば、前記の導光体と基板とを一体化した本発明に係る導光板と、各導光体の凹部に収納された光源と、各導光体の表面側に配置された拡散板とが備えられていることを特徴としている。

この液晶表示装置よれば、光が導光板の導光体の傾斜面から拡散板内に全面に亘って均等に入射され、拡散板から液晶パネルの全面に亘って均等に射出される。

本発明によれば、輝度ムラのない導光体及び導光板を提供することができ、また、本発明では図８（ａ）（ｂ）で示す従来の導光板を用いたバックライトユニット厚み（１０．９ｍｍ）に対して厚みを７割以下に抑えることができ、従来のものより薄型のバックライトユニットを提供することができる。したがって、本発明は、液晶表示装置の液晶パネルを良好に照明し、そして、液晶表示装置の薄型化にも寄与することができる。

本発明に係る導光体の第１の実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。この導光体１１は、背面側に直線状光源１０又は点状光源１０（以下、「光源」という場合もある。）を収納する溝状又は窪み状の凹部１２が設けられ、表面から凹部１２の中心に向かって次第に深くなるように窪んだ傾斜面１３が形成されている。凹部１２の中心と傾斜面１３の奥底とは近接している。

そして、例えば冷陰極蛍光管や発光ダイオードを一列に並べたような直線状光源１０を収納するため、溝状の凹部１２を設けた導光体１１は、当然、長尺な棒状体とされている。また、１個の発光ダイオードのような点状光源１０を収納するため、窪み状の凹部１２を設けた導光体１１は、有底円筒状に形成された有底円筒状体である。

いずれの凹部１２も、断面形状が図示したような∩字状、図示しない冂字状、平行な２辺を有する五角形状など限定するものでない。五角形状の凹部１２は、奥側が丸くなっていてもよいし、奥向きに尖って（図面において∧字状）いてもよいが、光Ｌの反射方向の関係から裏面向きに尖って（図面ではＶ字状や逆Ｗ字状）いるのは好ましくない。

そして、傾斜面１３は、内面反射作用を有し、巨視的に曲面状に形成されているが、図１の部分拡大図に示すように、微視的に反射部１４と透過部１５とを交互に連続して設けたものである。反射部１４は、光源１０から導光体１１の内部に入射した光Ｌを傾斜面１３から内部に反射させるように傾斜し、又は傾斜していない。また、透過部１５は、光源１０から導光体１１の内部に入射した光Ｌを傾斜面１３から射出させるように傾斜し、又は傾斜していない。

ここで、中心側の反射部１４の幅（長さでなく、両端から裏面に対する垂線をとったときの垂線の間隔。以下同じ。）をＡ１、透過部１５の幅をＢ１とし、周辺側の反射部１４の幅をＡ２、透過部１５の幅をＢ２とすると、傾斜面１３は、（Ｂ１／Ａ１）≦（Ｂ２／Ａ２）、すなわち、中心側での透過部１５の幅と反射部１４の幅との比が、周辺側で透過部１５の幅と反射部１４の幅との比よりも小さく形成されている。

さらに、傾斜面１３は、Ｂ１／Ａ１≦１、かつ、Ｂ２／Ａ２≧１、すなわち、中心側で反射部１４の幅が透過部１５の幅よりも大きく、周辺側で透過部１５の幅が反射部１４の幅よりも大きく形成されていることが好ましい。例えば、図１の拡大図を引き出した位置において、Ａ１＝０．０６ｍｍ、Ｂ１＝０．０４ｍｍ、Ａ２＝０．０１ｍｍ、Ｂ２＝０．０９ｍｍ程度とすることができる。

また、第１の実施形態における傾斜面１３は、周辺部で丸みを付けた曲面部１６が設けられ、この曲面部１６にも透過部１５と反射部１４とが交互に連続して設けられている。

このような第１の実施形態における導光体１１は、図２（ａ）に示すように光源１０から照射された光Ｌを中心側において少ない光量で、周辺側で多い光量で射出される。

局部的に見てみると、透過部１５と透過部１５とが前記の式の関係に成り立っていることから、図２（ｂ）に示す中心側では、透過部１５で導光体１１から透過する光Ｌが反射部１４で導光体１１内に反射される光Ｌよりも少なく、図２（ｃ）に示す中心側と周辺側との中間では、透過部１５で導光体１１から透過する光Ｌが中心側よりも多く、そして、図２（ｄ）に示す周辺側である曲面部１６では、ほとんどの光Ｌが透過部１５で導光体１１から透過し、反射部１４で導光体１１内に反射する光Ｌがわずかとなる。

次に、第２の実施形態について図３及び図４を参照しながら説明する。第２の実施形態の導光体２１は、第１の実施形態と同様、背面側に直線状光源１０又は点状光源１０を収納する溝状又は窪み状の凹部２２が設けられ、長尺な棒状体又は有底円筒状体とされている。

そして、第２の実施形態の導光体２１にも、表面から前記凹部２２の中心に向かって次第に深くなるように窪んだ傾斜面２３が形成され、この傾斜面２３が微視的に反射部２４と透過部２５とを交互に連続して設けたものとされている。この反射部２４の幅と透過部２５の幅とは、前記の式の関係によって設けられている。例えば、図２の拡大図を引き出した位置において、Ａ１＝０．０５ｍｍ、Ｂ１＝０．０１ｍｍ、Ａ２＝０．０５ｍｍ、Ｂ２＝０．０８ｍｍ程度とすることができる。なお、第２の実施形態の傾斜面２３は、第１の実施形態と異なり、周縁部に曲面部が設けられていない。

しかし、第２の実施形態における導光体２１は、第１の実施形態と同様、光源１０から照射された光Ｌを傾斜面２３の透過部２５で射出され、反射部２４で反射されることにより、図４に示すように、中心側において少ない光量で、周辺側において多い光量で射出される。

第１及び第２の実施形態のいずれも、複数の導光体１１，２１が配列された状態にバックライトユニットに備えられる。すなわち、導光体１１，２１が棒状体であれば、複数本平行に並列され、有底筒状体であれば、マトリックス状に配列される。

いずれにしても、複数の導光体１１，２１が凹部１２，２２を開口した状態で基板３０と一体化した導光板３１とすることにより、導光体１１，２１が位置決めされ、組付け作業性を向上させることができる。

この導光板３１は、導光体１１，２１が棒状体であれば、例えば、図５に示すように（図５及び下記の図６には、第２の実施形態の導光体２１を図示しているが、第１の実施形態の導光体１１でも同じ。）、導光体１１，２１の側面部の上部が露出するように、導光体１１，２１の側面部の下部で基板３０と一体化してもよいし、図６に示すように、導光体１１，２１の側部と同じ幅で基板３０と一体化してもよい。

また、導光板３１は、導光体１１，２１が有底筒状であれば、図７に示すように、正方形の升目の交点に導光体１１，２１が配置されるようにしてもよいし、図示しないが正三角形の升目の交点に導光体１１，２１が配置されるようにしてもよい。

いずれにしても、導光体１１，２１の傾斜面１３，２３に近接して拡散板９が配置されることにより、バックライトユニットが構成される。また、バックライトユニットは、導光体１１，２１の背面側に反射板（図示せず）を配置してもよい。

そして、前記のように光源１０から導光体１１，２１内に入射した光Ｌは、傾斜面１３，２３の中心側において少ない光量で、周辺側で多い光量で導光体１１，２１から射出される。しかし、導光体１１，２１の表面側に配置される拡散板９には、導光体１１，２１の中心側で対峙する部分において垂直向きに入射され、導光体１１，２１の周辺側で対峙する部分において斜め向きに入射される。したがって、拡散板９の面に対して垂直向きに見たときに、傾斜面１３，２３の中心側で射出される光量の密度と周辺側で射出される光量の密度とは、全体的に均等にされる。

このため、このバックライトユニットによって、拡散板９の表面側に液晶パネルが配置された液晶表示装置は、液晶パネルに全面均等に照明され、高画質化を図ることができる。

なお、本発明は、前記の実施形態に限定することなく種々変更することができる。いうまでもなく、前記の寸法は、一例であることはいうまでもない。

本発明に係る導光体及び導光板は、バックライトユニットを構成するものとして有効に利用することができ、また、バックライトユニットは、携帯電話やデジタルカメラ、パソコン、液晶表示装置等のディスプレイ装置を構成するものとして有効に利用することができる。

本発明に係る第１の実施形態における導光体の正面図及び導光体の一部拡大正面図 本発明に係る第１の実施形態における導光体の光のシミュレーションの片側半分を示し、（ａ）は全体の正面図、（ｂ）は中心側の正面図、（ｃ）は中心側と周辺側の中間の正面図、（ｄ）は周辺側の正面図 本発明に係る第２の実施形態における導光体の正面図及び導光体の一部拡大正面図 本本発明に係る第１の実施形態における導光体の光のシミュレーションの片側半分を示す全体の正面図 本発明に係る導光板の第１の実施形態を示す斜視図 本発明に係る導光板の第２の実施形態を示す斜視図 本発明に係る導光板の第３の実施形態を示す平面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ異なる従来の導光板を示す正面図

符号の説明

９ 拡散板
１０ 直線状光源
１０ 点状光源
１１ 導光体
１２ 凹部
１３ 傾斜面
１４ 透過部
１５ 反射部
１６ 曲面部
２１ 導光体
２２ 凹部
２３ 傾斜面
２４ 透過部
２５ 反射部
３０ 基板
３１ 導光板
Ｌ 光

Claims (7)

1. 背面側に直線状光源又は点状光源を収納する溝状の凹部又は窪み状の凹部が設けられ、表面から前記凹部の中心に向かって次第に深くなるように窪んだ傾斜面が形成された導光体であって、前記傾斜面は、光源から内部に入射した光を傾斜面から射出させるように傾斜した又は傾斜していない透過部と、傾斜面から内部に反射させるように傾斜した又は傾斜していない反射部とを交互に連続して設け、かつ、中心側での透過部の幅と反射部の幅との比が、周辺側で透過部の幅と反射部の幅との比よりも小さくされていることを特徴とする導光体。
2. 前記傾斜面は、中心側で反射部の幅が透過部の幅よりも大きく、周辺側で透過部の幅が反射部の幅よりも大きくされていることを特徴とする請求項１に記載の導光体。
3. 前記傾斜面は、周縁部で丸みを付けた曲面部を設けたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光体。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の導光体が複数配列され、かつ、凹部を開口した状態で基板と一体化されていることを特徴とする導光板。
5. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の複数の導光体と、各導光体の凹部に収納された光源と、各導光体の表面側に配置された拡散板とが備えられていることを特徴とするバックライトユニット。
6. 請求項４に記載の導光板と、各導光体の凹部に収納された光源と、各導光体の表面側に配置された拡散板とが備えられていることを特徴とするバックライトユニット。
7. 請求項５または請求項６記載のバックライトユニットを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
   

Images