JP2011258543A - 導光板、面状照明装置、および液晶表示装置 - Google Patents

導光板、面状照明装置、および液晶表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011258543A
JP2011258543A JP2011003820A JP2011003820A JP2011258543A JP 2011258543 A JP2011258543 A JP 2011258543A JP 2011003820 A JP2011003820 A JP 2011003820A JP 2011003820 A JP2011003820 A JP 2011003820A JP 2011258543 A JP2011258543 A JP 2011258543A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
guide plate
light guide
layer
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011003820A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4713697B1 (ja
Inventor
Osamu Iwasaki
修 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2011003820A priority Critical patent/JP4713697B1/ja
Priority to TW100111833A priority patent/TWI475264B/zh
Application granted granted Critical
Publication of JP4713697B1 publication Critical patent/JP4713697B1/ja
Publication of JP2011258543A publication Critical patent/JP2011258543A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0045Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide
    • G02B6/0046Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/004Scattering dots or dot-like elements, e.g. microbeads, scattering particles, nanoparticles
    • G02B6/0041Scattering dots or dot-like elements, e.g. microbeads, scattering particles, nanoparticles provided in the bulk of the light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0075Arrangements of multiple light guides
    • G02B6/0076Stacked arrangements of multiple light guides of the same or different cross-sectional area

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

【課題】光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布を得ることができる導光板を提供する。
【解決手段】矩形状の光出射面と、光出射面に略平行な方向に進行する光を入射する光入射面と、光出射面とは反対側の背面と、内部に分散される散乱粒子とを有する導光板であって、導光板は、光出射面に略垂直な方向に重なった、散乱粒子の粒子濃度が異なる2つ以上の層を有し、粒子濃度がNpoである光出射面側の第1層と、粒子濃度がNprであり第1層よりも背面側に位置する第2層とを含みNpo<Nprの関係を満たし、光入射面に垂直な方向の断面形状は光出射面側が凹形であり、第1層および第2層の光出射面に略垂直な方向の厚さを変化させることで、導光板の、光入射面に垂直な方向における合成粒子濃度を変化させることにより、上記課題を解決する。
【選択図】図2

Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられる導光板に関するものである。
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、液晶表示パネルを照明するバックライトユニットが用いられている。バックライトユニットは、照明用の光源が発する光を拡散して液晶表示パネルを照射する導光板、導光板から出射される光を均一化するプリズムシートや拡散シートなどの部品を用いて構成される。
現在、大型の液晶テレビのバックライトユニットは、照明用の光源の直上に導光板を配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流である。この方式では、光源である冷陰極管を液晶表示パネルの背面に複数本配置し、内部を白色の反射面として均一な光量分布と必要な輝度を確保している。
しかしながら、直下型のバックライトユニットでは、光量分布を均一にするために、液晶表示パネルに対して垂直方向の厚みが30mm程度必要であり、これ以上の薄型化が困難である。
これに対し、薄型化が可能なバックライトユニットとしては、照明用の光源から出射され、入射した光を、所定方向に導き、光が入射された面とは異なる面である光出射面から出射させる導光板を用いるバックライトユニットがある。
このような、導光板を用いたバックライトユニットとしては、透明樹脂に光を散乱させるための散乱粒子を混入させた、側面から光を入射し、表面から光を出射する板状の導光板を用いる方式のバックライトユニットが提案されている。
例えば、特許文献1には、少なくとも1つの光入射面領域および少なくとも1つの光取出面領域を有する光散乱導光体と前記光入射面領域から光入射を行う為の光源手段とを備え、前記光散乱導光体は前記光入射面から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持った領域を有していることを特徴とする光散乱導光光源装置が記載されている。
また、特許文献2には、光散乱導光体と、光散乱導光体の光取出面側に配置されたプリズムシートと、光散乱導光体の裏面側に配置された反射体とを備えた面光源装置が記載されている。また、特許文献3には、プリズム列状の繰り返し起伏を有する光入射面と、光拡散性を与えられた光出射面とを備えた板状の光学材料からなる光出射方向修正素子を備えた液晶ディスプレイが記載され、特許文献4には、内部に散乱能を与えられた光散乱導光体と、前記光散乱導光体の端面部から光供給を行う光供給手段とを備えた光源装置が記載されている。
また、導光板としては、上記以外にも中間部の厚みが入射側の端部および対向側の端部の厚みに比べ大きく形成されている導光板、入光部から離れるにしたがって厚みが厚くなる方向に傾斜した反射面を有する導光板、表面部と裏面部との間の距離が入射部で最小になり、入射部から最大離距離において厚さが最大になるような形状を有する形状の導光板も提案されている(例えば、引用文献5から8参照)。
さらに、特許文献10には、導光体の出射面が凹面とされている照光装置が記載され、特許文献11には、導光板の光出射面を下に凸の曲面(すなわち、光出射面を凹面)とする導光板が記載されている。
また、特許文献11には、2層からなる導光板であり、第1層と第2層との境界面が端部から導光板の中央に向かうに従って、光出射面に近づく方向に傾斜した傾斜面である導光板(断面形状が二等辺三角形)が開示されている。
さらに、特許文献12には、少なくとも1つの非散乱導光領域と、これと同じ材料に屈折率が異なる粒子を均一に分散した少なくとも1つの散乱導光領域とが、重なる部分を有する板状体において、端面に光源灯を装着すると共に、両領域の板厚で粒子の濃度を局所的に調整することによって、主面からの出射両の分布状態を制御したことを特徴とする面光源装置であって、散乱導光領域が凸状の導光体ブロックであり、非散乱導光領域が凸状の導光体ブロックに対応する凹状の導光体ブロックである面光源装置が記載されている。
特開平7−36037号公報 特開平8−248233号公報 特開平8−271739号公報 特開平11−153963号公報 特開2003−90919号公報 特開2004−171948号公報 特開2005−108676号公報 特開2005−302322号公報 特開平8−220346号公報 特開2009−117349号公報 特開2009−117357号公報 特許第4127897号(特開平11−345512号)公報
しかしながら、光源から遠ざかるにつれて厚みが薄くなる導光板を用いるタンデム方式などのバックライトユニットでは、薄型のものを実現することが可能であるが、冷陰極管とリフレクタの相対寸法の関係により光利用効率で直下型より劣っているという問題があった。また、導光板に形成された溝に冷陰極管を収容する形状の導光板を用いる場合、冷陰極管から遠ざかるにつれて厚みを薄くする形状とすることはできるが、導光板の厚みを薄くすると、溝に配置された冷陰極管の直上における輝度が強くなり、光出射面の輝度むらが顕著になるという問題があった。また、これらの方式の導光板は、いずれも、形状が複雑となるため、加工コストがアップし、大型、例えば、画面サイズが37インチ以上、特に、50インチ以上の液晶テレビのバックライト用の導光板とした時には、高コストとなってしまうという問題があった。
また、特許文献5から8には、製造安定化や、多重反射を利用した輝度(光量)むら抑制のために光入射面から離れるにしたがって厚みを厚くする導光板が提案されているが、これらの導光板は、透明体であり、光源から入射した光がそのまま反対方向の端部側に光が抜けてしまうため、下面にプリズムやドットパターンを付与する必要がある。
また、光入射面とは反対側の端部に反射部材を配置し、入射した光を多重反射させて光出射面から出射させる方法もあるが、大型化するためには導光板を厚くする必要があり、重くなり、コストも高くなる。また、光源の写りこみが生じ、輝度むら及び/または照度むらとなるという問題もある。
特許文献9に記載の照光装置では、反射面にセレーション溝を設けて乱反射面としているため、大型化するためには導光板を厚くする必要があった。このため、重くなり、また、複雑な加工が必要であることからコストも高くなるという問題がある。
特許文献10に記載の面状照明装置では、確かに導光板の光出射面を凹面としているが、導光板全体に散乱粒子が均一に混合されており、光学特性上、さらに薄型化することは困難であった。また、光入射面が小さいことから導光板の重量を増加させずに光利用効率(入射効率)を向上させることができなかった。
特許文献11に記載の導光板は、確かに2層からなる導光板であり、第1層と第2層との境界面が端部から導光板の中央に向かうに従って、光出射面に近づく方向に傾斜した断面形状が二等辺三角形である導光板であるが、第2層の形状を出射光量を最適化するために調整することは考慮されていなかった。
特許文献12に記載の面光源装置も同様に、散乱導光領域の形状を出射光量を最適化するために調整することは考慮されていなかった。また、大型の導光板は、周囲の温度・湿度による伸縮が大きく、50インチ程度のサイズでは、5mm以上の伸縮を繰り返す。そのため、導光板が平板であると、光出射面側と反射面側のどちらに反るかわからず、光出射面側に反った場合、伸縮した導光板が液晶パネルを押し上げ、液晶表示装置から出射される光にプール状のむらが発生する。これを避けるためには、予め液晶パネルとバックライトユニットとの距離を大きくとることが考えられるが、これでは液晶表示装置の薄型化が不可能であるという問題がある。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、大型かつ薄型な形状であり、光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができる導光板を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、矩形状の光出射面と、前記光出射面の端辺側に設けられ、前記光出射面に略平行な方向に進行する光を入射する少なくとも1つの光入射面と、前記光出射面とは反対側に設けられる背面と、内部に分散された散乱粒子とを有する導光板であって、前記導光板は、前記光出射面に略垂直な方向に重なった、前記散乱粒子の粒子濃度が異なる2つ以上の層を有し、前記2つ以上の層は、少なくとも前記粒子濃度がNpoである前記光出射面側の第1層と、前記粒子濃度がNprであり前記第1層よりも前記背面側に位置する第2層とを含み、前記Npoと前記Nprとの関係が、Npo<Nprを満たし、前記光入射面から前記光出射面の中央部に向かう、前記光入射面に垂直な方向の断面形状は、前記光出射面側が凹形であり、前記第1層および前記第2層の、前記光出射面に略垂直な方向の厚さをそれぞれ変化させることで、前記導光板の、前記光入射面に垂直な方向における合成粒子濃度を変化させることを特徴とする導光板を提供する。
また、前記光入射面から前記光出射面の中央部に向かう、前記光入射面に垂直な方向の断面において、前記第1層と前記第2層との境界面が、前記光出射面の中央部で前記光出射面に向かって凸状となっているのが好ましい。
さらに、前記合成粒子濃度を、逆バイアス濃度を用いて求め、この合成粒子濃度に応じて、前記第2層の厚さが、前記光出射面の中央部から前記光入射面に向かって薄くなるように連続的に変化し、前記光入射面付近で前記光入射面に向かって再び厚くなるように連続的に変化するのが好ましい。
また、前記光出射面と前記背面が平面形状であり、前記光出射面側の凹形を、前記導光板を前記背面側に反らせて形成するのが好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明は、矩形状の光出射面と、前記光出射面の端辺側に設けられ、前記光出射面に略平行な方向に進行する光を入射する少なくとも1つの光入射面と、前記光出射面とは反対側に設けられる背面と、内部に分散された散乱粒子とを有する導光板であって、前記導光板は、前記光出射面に略垂直な方向に重なった、前記散乱粒子の粒子濃度が異なる2つ以上の層を有し、前記2つ以上の層は、少なくとも前記粒子濃度がNpoである前記光出射面側の第1層と、前記粒子濃度がNprであり前記第1層よりも前記背面側に位置する第2層とを含み、前記Npoと前記Nprとの関係が、Npo<Nprを満たし、前記第2層の厚さが、前記光入射面から離間するにしたがって、一旦、薄くなるように変化した後、再び厚くなるように連続的に変化することを特徴とする導光板を提供する。
ここで、前記第2層の厚さが前記光出射面の中央部で最も厚いのが好ましい。
また、前記第1層と前記第2層の境界面は平面であり、前記第2層は前記光出射面と反対側に凸形となっており、さらに、前記第2層の凸形と対応する、前記光出射面側が凹形の第3層を有するのが好ましい。
また、前記第1層と前記第2層との境界面が、1つの前記光入射面側の前記光出射面に凹の曲面と、この光入射面とは反対側の面側の前記光出射面に凸の曲面とを接合した面であるのが好ましい。
あるいは、前記第1層と前記第2層との境界面が、1つの前記光入射面側の前記光出射面に凹の曲面、この光入射面とは反対側の面側の前記光出射面に平行な平行平面、および、前記凹の曲面と前記平行平面とを接合する前記光出射面に凸の曲面からなるのが好ましい。
あるいは、前記第1層と前記第2層との境界面が、1つの前記光入射面側の前記光出射面に凹の曲面、この光入射面とは反対側の面側の、前記光出射面に対して傾斜している傾斜平面、および、前記凹の曲面と前記傾斜平面とを接合する前記光出射面に凸の曲面からなることが好ましい。
あるいは、前記第1層と前記第2層との境界面が、1つの前記光入射面側の前記光出射面に凹の曲面、この光入射面とは反対側の面側の前記光出射面に凸の曲面、および、前記凹の曲面と前記凸の曲面とを接合する、前記光出射面に対して傾斜している傾斜平面からなることが好ましい。
また、前記Npoと前記Nprの範囲が、Npo=0wt%、0.01wt%<Npr<0.4wt%を満たすのが好ましい。
また、前記Npoと前記Nprの範囲が、0wt%<Npo<0.15wt%、かつ、Npo<Npr<0.4wt%を満たすのが好ましい。
また、前記背面が、前記光出射面に平行な平面であることが好ましい。
あるいは、前記背面が、前記光入射面から離間するにしたがって、前記光出射面から離れる方向に傾斜している面であることが好ましい。
あるいは、前記背面が、前記光入射面から離間するにしたがって、前記光出射面に近づく方向に傾斜している面であることが好ましい。
また、前記光入射面から前記光出射面の中央部に向かう、前記光入射面に垂直な方向の断面形状は、さらに、前記背面側も凹形であるのが好ましい。
また、前記光入射面が前記光出射面の長辺に設けられるのが好ましく、前記光入射面が前記光出射面の1つの端辺側に設けられるのが好ましい。
また、前記光入射面が前記光出射面の対向する2つの端辺側に設けられた2つの光入射面であるのが好ましい。
また、光入射面が前記光出射面の4つの端辺側に設けられるのが好ましい。
さらに、前記背面から光を出射することが好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明は、上記のいずれかに記載の導光板と、前記少なくとも1つの光入射面に対面して配置される光源とを有することを特徴とする面状照明装置を提供する。
また、上記課題を解決するために、本発明は、上記に記載の導光板と、前記少なくとも1つの光入射面に対面して配置される光源とを有し、前記導光板の前記光出射面に垂直な方向において、前記光源の発光面の長さが、前記導光板の前記少なくとも1つの光入射面の高さの70%以下であることを特徴とする面状照明装置を提供する。
さらに、上記課題を解決するために、本発明は、上記に記載の面状照明装置と、前記面状照明装置の光出射面側に配置される液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを駆動する駆動ユニットとを有することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本発明によれば、薄型な形状であり、かつ光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高あるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができる。
また、本発明によれば、光出射面側に反りにくいため、液晶パネルと導光板の間隔を縮めることができ、より薄型化することができる。
さらに、光出射面が凹形であるため、平均厚さが同じ平板の導光板に比べて、光入射面を大きくすることができ、光源からの光の入射効率を高めることができる。また、光入射面の大きさが同じであれば、平板な導光板に比べてより軽量化することができる。
本発明に係る導光板を用いる面状照明装置を備える液晶表示装置の一実施形態を示す概略斜視図である。 図1に示す液晶表示装置のII−II線断面図である。 (A)は、図2に示した面状照明装置の、III−III線矢視図であり、(B)は、(A)のB−B線断面図である。 (A)は、図1及び図2に示す面状照明装置の光源の概略構成を示す斜視図であり、(B)は、(A)に示す光源の1つのLEDを拡大して示す概略斜視図である。 図3に示す導光板の形状を示す概略斜視図である。 導光板の光出射面から出射される光の照度分布を測定した結果を示すグラフである。 本発明に係る導光板の他の一例を示す概略断面図である。 導光板の光入射面におけるLED寸法と効率の関係を示すグラフである。 本発明に係る導光板の他の一例を示す概略断面図である。 導光板の光出射面から出射される光の照度分布を測定した結果を示すグラフである。 導光板の光出射面から出射される光の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。 導光板の光出射面から出射される光の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。 本発明に係る導光板の他の一例を示す概略断面図である。 導光板の光出射面から出射される光の照度分布を測定した結果を示すグラフである。 本発明に係る導光板の他の一例を示す概略断面図である。 導光板の光出射面から出射される光の照度分布を測定した結果を示すグラフである。 導光板の光出射面から出射される光の照度分布を測定した結果を示すグラフである。 本発明に係る導光板の他の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る導光板の他の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る導光板の他の一例を示す概略断面図である。 (A)〜(D)は、それぞれ、本発明に係る導光板の他の一例を用いるバックライトユニットの一部を示す概略断面図である。 導光板の光出射面から出射される光の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。 導光板の光出射面から出射される光の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。 本発明に係る導光板の他の一例を示す概略断面図である。 図24に示す導光板の第1層の厚さを示すグラフである。 (A)および(B)は、導光板の光出射面から出射される光の照度分布を測定した結果を示すグラフである。 (A)および(B)は、導光板の光出射面から出射される光の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。 従来の導光板の一例を示す概略断面図である。 従来の導光板の他の一例を示す概略断面図である。
本発明に係る導光板を用いる面状照明装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図1は、本発明に係る導光板を用いる面状照明装置を備える液晶表示装置の概略を示す斜視図であり、図2は、図1に示した液晶表示装置のII−II線断面図である。
また、図3(A)は、図2に示した面状照明装置(以下「バックライトユニット」ともいう。)のIII−III線矢視図であり、図3(B)は、(A)のB−B線断面図である。
液晶表示装置10は、バックライトユニット20と、そのバックライトユニット20の光出射面側に配置される液晶表示パネル12と、液晶表示パネル12を駆動する駆動ユニット14とを有する。なお、図1においては、バックライトユニットの構成を示すため、液晶表示パネル12の一部の図示を省略している。
液晶表示パネル12は、予め特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界を印加してこの分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、液晶表示パネル12の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
駆動ユニット14は、液晶表示パネル12内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル12を透過する光の透過率を制御する。
バックライトユニット20は、液晶表示パネル12の背面から、液晶表示パネル12の全面に光を照射する照明装置であり、液晶表示パネル12の画像表示面と略同一形状の光出射面24aを有する。
本実施形態におけるバックライトユニット20は、図1、図2、図3(A)および図3(B)に示すように、2つの光源28、導光板30および光学部材ユニット32を有する照明装置本体24と、下部筐体42、上部筐体44、折返部材46および支持部材48を有する筐体26とを有する。また、図1に示すように筐体26の下部筐体42の裏側には、光源28に電力を供給する複数の電源を収納する電源収納部49が取り付けられている。
以下、バックライトユニット20を構成する各構成部品について説明する。
照明装置本体24は、光を出射する光源28と、光源28から出射された光を面状の光として出射する導光板30と、導光板30から出射された光を、散乱や拡散させてよりムラのない光とする光学部材ユニット32とを有する。
まず、光源28について説明する。
図4(A)は、図1および図2に示すバックライトユニット20の光源28の概略構成を示す概略斜視図であり、図4(B)は、図4(A)に示す光源28の1つのLEDチップのみを拡大して示す概略斜視図である。
図4(A)に示すように、光源28は、複数の発光ダイオードのチップ(以下「LEDチップ」という)50と、光源支持部52とを有する。
LEDチップ50は、青色光を出射する発光ダイオードの表面に蛍光物質を塗布したチップであり、所定面積の発光面58を有し、この発光面58から白色光を出射する。
つまり、LEDチップ50の発光ダイオードの表面から出射された青色光が蛍光物質を透過すると、蛍光物質が蛍光する。これにより、LEDチップ50からは、発光ダイオードが出射した青色光と、蛍光物質が蛍光して出射された光とにより白色光が生成され、出射される。
ここで、LEDチップ50としては、GaN系発光ダイオード、InGaN系発光ダイオード等の表面にYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光物質を塗布したチップが例示される。
光源支持部52は、一面が導光板30の光入射面(30c、30d)に対向して配置される板状部材である。
光源支持部52は、導光板30の光入射面(30c、30d)に対向する面となる側面に、複数のLEDチップ50を、互いに所定間隔離間した状態で支持している。具体的には、光源28を構成する複数のLEDチップ50は、後述する導光板30の第1光入射面30cまたは第2光入射面30dの長手方向に沿って、言い換えれば、光出射面30aと第1光入射面30cとが交わる線と平行に、または、光出射面30aと第2光入射面30dとが交わる線と平行に、アレイ状に配列され、光源支持部52上に固定されている。
光源支持部52は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されており、LEDチップ50から発生する熱を吸収し、外部に放散させるヒートシンクとしての機能も有する。なお、光源支持部52には、表面積を広くし、かつ、放熱効果を高くすることができるフィンを設けても、熱を放熱部材に伝熱するヒートパイプを設けてもよい。
ここで、図4(B)に示すように、本実施形態のLEDチップ50は、LEDチップ50の配列方向の長さよりも、配列方向に直交する方向の長さが短い長方形形状、つまり、後述する導光板30の厚み方向(光出射面30aに垂直な方向)が短辺となる長方形形状を有する。言い換えれば、LEDチップ50は、導光板30の光出射面30aに垂直な方向の長さをa、配列方向の長さをbとしたときに、b>aとなる形状である。また、LEDチップ50の配置間隔をqとするとq>bである。このように、LEDチップ50の導光板30の光出射面30aに垂直な方向の長さa、配列方向の長さb、LEDチップ50の配置間隔qの関係が、q>b>aを満たすことが好ましい。
LEDチップ50を長方形形状とすることにより、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源とすることができる。光源28を薄型化することにより、バックライトユニットを薄型にすることができる。また、LEDチップの配置個数を少なくすることができる。
なお、LEDチップ50は、光源28をより薄型にできるため、導光板30の厚み方向を短辺とする長方形形状とすることが好ましいが、本発明はこれに限定はされず、正方形形状、円形形状、多角形形状、楕円形形状等種々の形状のLEDチップを用いることができる。
次に、導光板30について説明する。
図5は、導光板の形状を示す概略斜視図である。
導光板30は、図2、図3および図5に示すように、長方形形状の光出射面30aと、この光出射面30aの長辺側の両端面に、光出射面30aに対してほぼ垂直に形成された2つの光入射面(第1光入射面30cと第2光入射面30d)と、光出射面30aの反対側、つまり、導光板30の背面側に位置し平面である背面30bとを有している。
導光板30は、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dから導光板の(光出射面30aの)中央に向かうに従って厚さが薄くなっており、中央部の2等分線αに対応する部分で最も薄く、両端部の2つの光入射面(第1光入射面30cと第2光入射面30d)で最も厚くなる凹形となっている。すなわち、光出射面30aの短辺の中心を結ぶ2等分線α(図1、図3参照)を中心軸として互いに対称な、光出射面30aが凹んでいる凹形となっている。
つまり、第1光入射面30cと第2光入射面30dとを結ぶ、それぞれの光入射面に垂直な線で導光板の厚み方向に切断したときの切断面が、当該垂直な線の中点を通る当該垂直な線と切断面において直角をなす線(切断面において当該垂直な線の中点を通るそれぞれの光入射面と平行な線)を中心として線対称な、光出射面30aが凹んでいる凹形となっている。
ここで、上述した2つの光源28は、それぞれ導光板30の第1光入射面30cおよび第2光入射面30dに対向して配置されている。ここで、本実施形態では、光出射面30aに略垂直な方向において、光源28のLEDチップ50の発光面58の長さと第1光入射面30cおよび第2光入射面30dの長さが略同じ長さである。
このようにバックライトユニット20は、2つの光源28が、導光板30をはさみこむように配置されている。つまり、所定間隔離間して、向い合って配置された2つの光源28の間に導光板30が配置されている。
導光板30は、透明樹脂に、光を散乱させるための散乱粒子が混錬分散されて形成されている。導光板30に用いられる透明樹脂の材料としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ベンジルメタクリレート、MS樹脂、あるいはCOP(シクロオレフィンポリマー)のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。導光板30に混錬分散させる散乱粒子としては、トスパール、シリコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマなどを用いることができる。
ここで、導光板30の第1光入射面30cと第2光入射面30dとを結ぶ、それぞれの光入射面に垂直な線で導光板の厚み方向に切断したときの断面形状は略矩形状であり、光出射面30aが凹形となっている。また、光出射面30a側の第1層60と、背面30b側の第2層62とに分かれた2層構造で形成されている。第1層60と第2層62との境界面zは、光出射面30a側に凸形の略円弧状となっている。
第1層60は、光出射面30aと、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dと、境界面zとで囲まれた断面の領域であり、第2層62は、第1層の背面30b側に隣接する層であり、境界面zと背面30bとで囲まれた断面の領域である。
光出射面30aの凹形は、例えば、画面サイズが42インチの場合、曲率半径Rが75000mmの円の円弧で構成されている。このとき、光出射面30aの中央部の2等分線αに対応する部分と、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dの光出射面30a側の端部との差、すなわち、光出射面30aの凹形の凹み量dは、0.44mmとなる。
なお、凹形の曲率半径Rは、光学的特性と機械的特性(強度)のバランスから、35000mm〜1850000mmの範囲が好ましく、凹み量dは、0.1mm〜0.6mmの範囲が好ましい。ここで、各画面サイズにおける光入射面30c、30d間の長さ、凹み量d、曲率半径R、凹形の円弧の弦長の例を表1に示す。また、凹形は、円だけでなく楕円の円弧や、円と楕円を組み合わせた円弧であってもよいし、光出射面30aの中央部は円弧を用い、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dへとテーパをかけて接続するようにしてもよい。
Figure 2011258543
ここで、導光板30は、境界面zで第1層60と第2層62とに分かれているが、第1層60と第2層62とは、粒子濃度が異なるのみで、同じ透明樹脂に同じ散乱粒子を分散させた構成であり、構造上は一体となっている。つまり、導光板30は、境界面zを基準として分けた場合、それぞれの領域の粒子濃度は異なるが、境界面zは、仮想的な線であり、第1層60および第2層62は一体となっている。
この第1層60の散乱粒子の粒子濃度をNpoとし、第2層62の散乱粒子の粒子濃度をNprとすると、NpoとNprとの関係は、Npo<Nprとなる。つまり、導光板30は、光出射面30a側の第1層よりも、背面30b側の第2層の方が散乱粒子の粒子濃度が高い。
導光板30の内部の領域ごとに異なる粒子濃度で散乱粒子を含有させることによって、輝度分布(照度分布)が中高で輝度むら及び照度むらの少ない照明光を光出射面30aから出射することができる。このような導光板30は、押出成形法や射出成形法を用いて製造することができる。
ここで、本発明の導光板においては、輝度分布と照度分布、輝度むらと照度むらは、基本的に同様の傾向となる。つまり、輝度むらが発生している部分には同様の照度むらが生じ、輝度分布と照度分布は同様の傾向となる。
図2に示す導光板30では、光源28から出射され第1光入射面30cおよび第2光入射面30dから入射した光は、導光板30の内部に含まれる散乱体(散乱粒子)によって散乱されつつ、導光板30内部を通過し、直接、または背面30bで反射した後、光出射面30aから出射される。このとき、背面30bから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は導光板30の背面30b側に配置された反射板34によって反射され再び導光板30の内部に入射する。反射板34については後ほど詳細に説明する。
このように、導光板30を、対向する位置に光源28が配置される第1光入射面30cまたは第2光入射面30dから離れるに従って、第2層62の光出射面30aに略垂直な方向の厚みが厚くなる形状とすることで、光入射面30c、30dから入射する光を光入射面30c、30dからより遠い位置まで届けることができ、光出射面30aを大きくすることができる。また、光入射面30c、30dから入射した光を遠い位置まで好適に届けることができるため、導光板30を薄型化することができる。
さらに、導光板30内の粒子濃度を第1層60と第2層62との2つに分け、光出射面30a側の第1層60の粒子濃度を第2層62の粒子濃度より低濃度とすることで、1種類の濃度の導光板(つまり、全体の濃度が均一な導光板)の場合に比べて、より中高にでき、光の利用効率を向上できる。
つまり、第1層60の散乱粒子の粒子濃度Npoと、第2層62の散乱粒子の粒子濃度Nprとの関係を、本実施形態のようにNpo<Nprとすることで、光入射面30c、30dから導光板の中心に向かって離間するにしたがって(2つの光入射面間の中心に向って)、次第に、散乱粒子の合成粒子濃度が高くなるので、光入射面30c、30dから離間するにしたがって、散乱粒子の作用によって光出射面30aに向けて反射される光が増加し、その結果、好適な割合で照度分布を中高にすることができる。すなわち、光入射面と垂直な方向(奥行き方向)に散乱粒子の濃度分布を付与した平板導光板と類似の効果を発現することができ、しかも、境界面zの形状を調整することで、輝度分布(散乱粒子の濃度分布)も任意に設定することができ、効率を最大限に向上できる。
なお、本発明において、合成粒子濃度とは、光入射面から他の入射面に向けて離間した或る位置において、光出射面と略垂直方向に加算(合成)した散乱粒子量を用いて、導光板を光入射面の厚みの平板と見なした際における散乱粒子の濃度である。すなわち、光入射面から離間した或る位置において、該導光板を光入射面の厚みの、一種類の濃度の平板導光板とみなした場合に、光出射面と略垂直方向に加算した散乱粒子の単位体積あたりの数量または、母材に対する重量百分率である。
また、光の利用効率も、一種類の濃度の導光板の場合と略同じまたはより高くすることできる。つまり、本発明によれば、一種類の濃度の導光板と同程度の高い光利用効率を維持した状態で、一種類の濃度の導光板よりも照度分布および輝度分布をより中高にすることができる。また、光出射面側の層の粒子濃度を低くするので、全体での散乱粒子の量を少なくすることができ、コストダウンにもつながる。
さらに、第1層60の散乱粒子の粒子濃度Npoと、第2層62の散乱粒子の粒子濃度Nprとの関係は、0wt%<Npo<0.15wt%、かつ、Npo<Npr<0.4wt%を満たすことが好ましい。
導光板30の第1層60と第2層62とが上記関係を満たすことで、導光板30は、粒子濃度が低い第1層60では、入射した光をあまり散乱せずに導光板30の奥(中央)まで導光することができ、導光板の中央に近づくにつれて、粒子濃度が高い第2層により光を散乱して、光出射面30aから出射する光の量を増やすことができる。つまり、より光の利用効率を高めつつ、好適な割合で照度分布を中高にすることができる。
ここで、粒子濃度[wt%]とは、母材の重量に対する散乱粒子の重量の割合である。
さらに、第1層60の散乱粒子の粒子濃度Npoと、第2層62の散乱粒子の粒子濃度Nprとが、Npo=0wt%、および、0.01wt%<Npr<0.4wt%を満たすことも好ましい。すなわち、第1層60には、散乱粒子を混錬分散させず、入射した光を導光板30の奥まで導光するようにして、第2層62にのみ散乱粒子を混錬分散させて、導光板の中央に近づくにつれて、より光を散乱して、光出射面30aから出射する光を増やすようにしても良い。
導光板30の第1層60と第2層62とが上記関係を満たすことでも、より光の利用効率を高めつつ、好適な割合で照度分布を中高にすることができる。
また、本発明の導光板の厚さには、特に限定はなく、厚さ数mmの導光板であってもよく、あるいは、厚さ1mm以下のフィルム状の、いわゆる導光シートであってもよい。2層に異なる粒子濃度の散乱粒子を混練分散させた、フィルム状の導光板の作製方法としては、1層目となる、散乱粒子を含有するベースフィルムを押し出し成型法等で作製し、作製したベースフィルム上に、散乱粒子を分散させたモノマー樹脂液体(透明樹脂の液体)を塗布した後、紫外線や可視光を照射して、モノマー樹脂液体を硬化させることで、所望の粒子濃度の2層目を作製して、フィルム状の導光板とする方法のほか、2層押し出し成形法等がある。
導光板を厚さ1mm以下のフィルム状の導光シートとした場合でも、2層の導光板とすることで、より光の利用効率を高めつつ、好適な割合で照度分布を中高にすることができる。
次に、光学部材ユニット32について説明する。
光学部材ユニット32は、導光板30の光出射面30aから出射された照明光をより輝度むら及び照度むらのない光にして、照明装置本体24の光出射面24aから出射するためのもので、図2に示すように、導光板30の光出射面30aから出射する照明光を拡散して輝度むら及び照度むらを低減する拡散シート32aと、光入射面30c,30dと光出射面30aとの接線と平行なマイクロプリズム列が形成されたプリズムシート32bと、プリズムシート32bから出射する照明光を拡散して輝度むら及び照度むらを低減する拡散シート32cとを有する。
拡散シート32aおよび32c、プリズムシート32bとしては、特に制限的ではなく、公知の拡散シートやプリズムシートを使用することができ、例えば、本出願人の出願に係る特開2005−234397号公報の[0028]〜[0033]に開示されているものを適用することができる。
なお、本実施形態では、光学部材ユニットを2枚の拡散シート32aおよび32cと、2枚の拡散シートの間に配置したプリズムシート32bとで構成したが、プリズムシートおよび拡散シートの配置順序や配置数は特に限定されず、また、プリズムシート、拡散シートとしても特に限定されず、導光板30の光出射面30aから出射された照明光の輝度むら及び照度むらをより低減することができるものであれば、種々の光学部材を用いることができる。
例えば、光学部材として、上述の拡散シート及びプリズムシートに、加えてまたは代えて、拡散反射体からなる多数の透過率調整体を輝度むら及び照度むらに応じて配置した透過率調整部材も用いることもできる。また、光学部材ユニットを、プリズムシートおよび拡散シートを各1枚ずつ用いるか、あるいは、拡散シートのみを2枚用いて、2層構成としてもよい。
次に、照明装置本体24の反射板34について説明する。
反射板34は、導光板30の背面30bから漏洩する光を反射して、再び導光板30に入射させるために設けられており、光の利用効率を向上させることができる。反射板34は、導光板30の背面30bに対応した形状で、背面30bを覆うように形成される。本実施形態では、図2に示すように、導光板30の背面30bが平面、つまり断面が直線形状に形成されているので、反射板34もこれに補形する形状に形成されている。
反射板34は、導光板30の背面30bから漏洩する光を反射することができれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、PETやPP(ポリプロピレン)等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
上部誘導反射板36は、導光板30と拡散シート32aとの間、つまり、導光板30の光出射面30a側に、光源28および導光板30の光出射面30aの端部(第1光入射面30c側の端部および第2光入射面30d側の端部)を覆うようにそれぞれ配置されている。言い換えれば、上部誘導反射板36は、光軸方向に平行な方向において、導光板30の光出射面30aの一部から光源28の光源支持部52の一部までを覆うように配置されている。つまり、2つの上部誘導反射板36が、導光板30の両端部にそれぞれ配置されている。
このように、上部誘導反射板36を配置することで、光源28から出射された光が導光板30に入射することなく、光出射面30a側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源28から出射された光を効率よく導光板30の第1光入射面30cおよび第2光入射面30dに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
下部誘導反射板38は、導光板30の背面30b側に、光源28の一部を覆うように配置されている。また、下部誘導反射板38の導光板30中心側の端部は、反射板34と連結されている。
ここで、上部誘導反射板36および下部誘導反射板38としては、上述した反射板34に用いる各種材料を用いることができる。
下部誘導反射板38を設けることで、光源28から出射された光が導光板30に入射することなく、導光板30の背面30b側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源28から出射された光を効率よく導光板30の第1光入射面30cおよび第2光入射面30dに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、反射板34と下部誘導反射板38とを連結させたが、これに限定されず、それぞれを別々の部材としてもよい。
ここで、上部誘導反射板36および下部誘導反射板38は、光源28から出射された光を第1光入射面30cまたは第2光入射面30d側に反射させ、光源28から出射された光を第1光入射面30cまた第2光入射面30dに入射させることができ、導光板30に入射した光を導光板30中心側に導くことができれば、その形状および幅は特に限定されない。
また、本実施形態では、上部誘導反射板36を導光板30と拡散シート32aとの間に配置したが、上部誘導反射板36の配置位置はこれに限定されず、光学部材ユニット32を構成するシート状部材の間に配置してもよく、光学部材ユニット32と上部筐体44との間に配置してもよい。
次に、筐体26について説明する。
図2に示すように、筐体26は、照明装置本体24を収納して支持し、かつその光出射面24a側と導光板30の背面30b側とから挟み込み、固定するものであり、下部筐体42と上部筐体44と折返部材46と支持部材48とを有する。
下部筐体42は、上面が開放され、底面部と、底面部の4辺に設けられ底面部に垂直な側面部とで構成された形状である。つまり、1面が開放された略直方体の箱型形状である。下部筐体42は、図2に示すように、上方から収納された照明装置本体24を底面部および側面部で支持すると共に、照明装置本体24の光出射面24a以外の面、つまり、照明装置本体24の光出射面24aとは反対側の面(背面)および側面を覆っている。
上部筐体44は、上面に開口部となる照明装置本体24の矩形状の光出射面24aより小さい矩形状の開口が形成され、かつ下面が開放された直方体の箱型形状である。
上部筐体44は、図2に示すように、照明装置本体24及び下部筐体42の上方(光出射面側)から、照明装置本体24およびこれが収納された下部筐体42をその4方の側面部も覆うように被せられて配置されている。
折返部材46は、断面の形状が常に同一の凹(U字)型となる形状である。つまり、延在方向に垂直な断面の形状がU字形状となる棒状部材である。
折返部材46は、図2に示すように、下部筐体42の側面と上部筐体44の側面との間に嵌挿され、U字形状の一方の平行部の外側面が下部筐体42の側面部と連結され、他方の平行部の外側面が上部筐体44の側面と連結されている。
ここで、下部筐体42と折返部材46との接合方法、折返部材46と上部筐体44との接合方法としては、ボルトおよびナット等を用いる方法、接着剤を用いる方法等種々の公知の方法を用いることができる。
このように、下部筐体42と上部筐体44との間に折返部材46を配置することで、筐体26の剛性を高くすることができ、導光板30が反ることを防止できる。これにより、例えば、輝度むら及び照度むらがないまたは少ない光を効率よく出射させることができる反面、反りが生じ易い導光板を用いる場合であっても、反りをより確実に矯正でき、または、導光板に反りが生じることをより確実に防止でき、輝度むら及び照度むら等のない、または低減された光を光出射面から出射させることができる。
なお、筐体の上部筐体、下部筐体及び折返部材には、金属、樹脂等の種々の材料を用いることができる。なお、材料としては、軽量で高強度の材料を用いることが好ましい。
また、本実施形態では、折返部材を別部材としたが、上部筐体または下部筐体と一体にして形成してもよい。また、折返部材を設けない構成としてもよい。
支持部材48は、延在方向に垂直な断面の形状が同一の棒状部材である。
支持部材48は、図2に示すように、反射板34と下部筐体42との間、より具体的には、導光板30の背面30bの第1光入射面30c側の端部および第2光入射面30d側の端部に対応する位置の反射板34と下部筐体42との間に配置され、導光板30及び反射板34を下部筐体42に固定し、支持する。
支持部材48により反射板34を支持することで、導光板30と反射板34とを密着させることができる。さらに、導光板30及び反射板34を、下部筐体42の所定位置に固定することができる。
また、本実施形態では、支持部材を独立した部材として設けたが、これに限定されず、下部筐体42、または反射板34と一体で形成してもよい。つまり、下部筐体42の一部に突起部を形成し、この突起部を支持部材として用いても、反射板34の一部に突起部を形成し、この突起部を支持部材として用いてもよい。
また、配置位置も特に限定されず、反射板と下部筐体との間の任意の位置に配置することができるが、導光板を安定して保持するために、導光板の端部側、つまり、本実施形態では、第1光入射面30c近傍、第2光入射面30d近傍に配置することが好ましい。
また、支持部材48の形状は特に限定されず、種々の形状とすることができ、また、種々の材料で作製することもできる。例えば、支持部材を複数設け、所定間隔ごとに配置してもよい。
また、支持部材を反射板と下部筐体とで形成される空間の全域を埋める形状とし、つまり、反射板側の面を反射板に沿った形状とし、下部筐体側の面を下部筐体に沿った形状としてもよい。このように、支持部材により反射板の全面を支持する場合は、導光板と反射板とが離れることを確実に防止することができ、反射板を反射した光により輝度むら及び照度むらが生じることを防止することができる。
バックライトユニット20は、基本的に以上のように構成される。
バックライトユニット20は、導光板30の両端にそれぞれ配置された光源28から出射された光が導光板30の光入射面(第1光入射面30c及び第2光入射面30d)に入射する。それぞれの面から入射した光は、導光板30の内部に含まれる散乱体によって散乱されつつ、導光板30内部を通過し、直接、または背面30bで反射した後、光出射面30aから出射する。このとき、背面から漏出した一部の光は、反射板34によって反射され再び導光板30の内部に入射する。
このようにして、導光板30の光出射面30aから出射された光は、光学部材32を透過し、照明装置本体24の光出射面24aから出射され、液晶表示パネル12を照明する。
液晶表示パネル12は、駆動ユニット14により、位置に応じて光の透過率を制御することで、液晶表示パネル12の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
次に、具体的実施例を用いて、面状照明装置20についてより詳細に説明する。
本実施例では、1層の導光板(光出射面が平面であり、背面が背面方向に凸となっている形状:図28参照)と2層および3層の導光板について、計算機シミュレーションにより、出射される光の規格化された照度分布を求めた。
また、シミュレーションにおいて、導光板の透明樹脂の材料はPMMA、散乱粒子の材料はシリコーンとしてモデル化した。この点については、以下の実施例についても全て同様である。
(実施例1)
実施例1として、画面サイズが42インチに対応する導光板30を用いた。具体的には、第1光入射面30cから第2光入射面30dまでの長さを545mmとし、2等分線αにおける光出射面30aから背面30bまでの長さ、つまり、厚さの最も薄い部分の厚みDを2.56mmとし、第1光入射面30c及び第2光入射面30dの厚み、つまり厚さの最も厚い部分の厚みを3.0mmとし、第1層60の2等分線αにおける光出射面30aから境界面zまでの長さ、つまり、第1層60の厚さが最も薄い部分の、第1層60の厚みD1を2.12mmとし、第2層62の2等分線αにおける境界面zから背面30bまでの長さ、つまり、第2層62の厚さが最も厚い部分の、第2層62の厚みD2を0.44mmとし、光出射面30aの曲率半径Rを75000mm、凹み量dを0.44mmとした導光板を用いた。また、導光板に混練分散させる散乱粒子の粒径は4.5μmとした。
上記の形状の導光板を用いて、第1層60の粒子濃度Npoを0.02wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.10wt%とした実施例11と、第1層60の粒子濃度Npoを0.02wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.15wt%とした実施例12とについて照度分布を測定した。また、比較例11として、第1層60、第2層62ともに粒子濃度を0.05wt%とした場合、つまり、導光板を均一の粒子濃度とした、図28に示す形状の1層の導光板102について測定した。なお、比較例11の導光板102は、光出射面104が平面であり、背面106が背面方向に凸となっている形状である。
なお、入射部近傍で測定される輝度が急激に上がっている領域は、実際の利用時はカバー反射部材が配置され、面状照明装置の光出射面からは出射されないため輝度むらとして認識されず、また、光出射面から出射される光としては認識されないため無視した。この点については、以下の実施例についても同様である。
測定した照度の結果を下記表2に示し、規格化照度分布を図6に示す。ここで、図6では、縦軸を規格化照度とし、横軸を導光板中央からの距離[mm]とし、実施例11を細い実線で示し、実施例12を破線で示し、比較例11を太い実線で示す。
Figure 2011258543
図6および表2に示すように、実施例11および実施例12の導光板は、図28に示す形状の均一の粒子濃度とした1層の導光板102と比較して、中央部の照度が10%以上向上している。また、図6に示すように、比較例11に比べ、より中高な照度分布となっている。
ここで、光入射面の厚さと入射効率の関係を説明する。
図8に、40インチの画面サイズに対応する各種形状の導光板における、光源であるLEDのサイズによる入射効率の変化を示す。
図2に示す導光板30と同様の形状で画面サイズのみ40インチに変更した、光入射面の厚さ、すなわち、光出射面に略垂直な方向の光入射面の厚さが2.62mmである、2層の導光板の実施例101について入射効率を測定した。また、比較例101として、光入射面の厚さが1.50mmである、均一の粒子濃度とした図28に示す形状の1層の導光板と、比較例102として、光入射面の厚さが1.96mmである、図29に示す形状の粒子濃度の異なる2層からなる導光板108と、比較例103として、光入射面の厚さが2.29mmである、平板形状で粒子濃度の異なる2層からなる導光板とについて、入射効率を測定した。なお、LEDの発光面と導光板の光入射面との距離は0.2mmである。
図8では、縦軸を規格化した効率とし、横軸をLEDの発光面の寸法とし、実施例101を黒三角、比較例101を黒菱形、比較例102を黒四角、比較例103をアスタリスクで示す。
図8に示すように、各導光板の光入射面の厚さよりも発光面の高さが小さいLEDを用いる場合には、入射効率は95%以上であるが、光源の光量を上げるために大型のLED、つまり、発光面の高さ方向の寸法が、導光板の光入射面の厚さよりも大きいLEDを用いると、急激に入射効率が落ちることがわかる。このことから、光量の大きな大型のLEDを用いるためには、導光板の光入射面の厚さを大きくとることが重要であることがわかる。
実施例1の変形例として、導光板の背面を図7に示すように、光出射面側に凸形(つまり背面側に凹形)とした背面30b’としてもよい。この場合、背面30b’の凹形の曲率半径Rは、光学的特性と機械的特性(強度)のバランスから、150000mm〜1850000mmの範囲が好ましい。また、凹形は、円だけでなく楕円の円弧や、円と楕円を組み合わせた円弧であってもよいし、光出射面30aの中央部は円弧を用い、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dへとテーパをかけて接続するようにしてもよい。
表3に各画面サイズにおける、光出射面の凹形および背面の凹形を構成する円弧の半径の例を示す。
Figure 2011258543
このように、光出射面が凹形で、粒子濃度が異なる2層の導光板(実施例11、12、101)とすることで、図28および29に示す形状の導光板に比べ、光入射面を大きくとることができるため、光の入射効率を高くすることができ、照度分布を中高にすることができる。
また、平均厚さが同じ平板導光板と比べても、光入射面を大きくとることができるため、光の入射効率を高くすることができ、導光板を軽くすることができる。さらに、照度分布を中高にすることができる。
(実施例2)
実施例2として、外形が実施例1と同様の形状で画面サイズが46インチの導光板で、図9に示すように、第1層60と第2層62との境界面zが、2等分線αにおける光出射面30a(つまり光出射面の中央部)から、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dに向かって第2層62が薄くなるように連続的に変化し、さらに、第1光入射面30cおよび第2光入射面30d付近で光出射面30a側に向かって再び厚くなるように連続的に変化させた導光板80を用いた。その際、逆バイアス濃度を用いて合成粒子濃度を求めて、求めた合成粒子濃度に応じて、第1層60および第2層62の厚さ(境界面zの形状)を求めた。
すなわち、合成粒子濃度のプロファイルは、導光板30の中央で極大値を持ち、その両側、図示例では、中央から光入射面(30dおよび30e)までの距離の約2/3の位置で極小値を持つように変化する曲線である。
ここで、逆バイアス濃度とは、特に導光板の厚みが中央部に向かって薄くなるアーチ型導光板に適用する手法であり、粒子が無い場合の照度分布(輝度分布)を求めて、求めた分布をフラットにするために、合成濃度にある定数を掛けた粒子濃度(分布)である。
逆バイアス濃度を求めるには、まず、粒子が無い状態で導光板から出射する照度分布(輝度分布)を求める。その際、特に厚みが中央部に向かって薄くなる場合、中央部が凹状となる照度分布(輝度分布)が求められる。次に、この照度分布の、フラットな分布からの差分を求め、導光板の奥行き方向の各単位体積毎に定数を掛けて、各単位体積毎の粒子濃度を求め、逆バイアス濃度とする。この逆バイアス濃度から2層導光板の断面形状を求める。さらに、平板2層導光板から求めた所望の中高分布となる粒子濃度分布を求め、2層導光板の断面形状に換算する。最後に、逆バイアス濃度分布から求めた2層断面形状と平板から求めた2層断面形状を加えて、所望の2層断面形状を求める。
ここで、導光板80は、第1層60の2等分線αにおける光出射面30aから境界面zまでの長さ、つまり、第1層60の厚みD1を0.25mmとし、第2層62の2等分線αにおける境界面zから背面30bまでの長さ、つまり、第2層62の厚みD2を0.75mmとし、光入射面(30c,30d)の厚さを1.5mmとし、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dにおける第2層62の厚みD2’を0.2mmとし、光出射面30aの曲率半径Rを75000mm、凹み量dを0.5mmとした導光板である。また、導光板に混練分散させる散乱粒子の粒径は7μmとした。
上記の形状の導光板を用いて、第1層60の粒子濃度Npoを0.02wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.10wt%とした実施例21について照度分布を測定した。また、比較例21として、第1層60、第2層62ともに粒子濃度を0.05wt%とした場合、つまり、導光板を均一の粒子濃度とした、図28に示す形状の1層の導光板と、比較例22として、2層の平板導光板であって背面側の第2層が光出射面側凸形になっている導光板を用い、第1層の粒子濃度Npoを0wt%とし、第2層の粒子濃度Nprを0.07wt%とした導光板について測定した。なお、比較例21の導光板102は、光出射面104が平面であり、背面106が背面方向に凸となっている形状である。
測定した照度の結果である規格化照度分布を図10に示す。ここで、図10では、縦軸を規格化照度とし、横軸を導光板中央からの距離[mm]とし、実施例21を細い実線で示し、比較例21を太い実線で示し、比較例22を破線で示す。
図10に示すように、実施例21の導光板は、比較例21の導光板102と比較して、中央部輝度が20%以上向上している。また、比較例22に比べ、光入射面付近における照度が向上している。ここで、フィルム構成は、拡散フィルム、プリズムシート、拡散フィルムであるので、輝度もまた照度に比例するため、輝度が向上していると言える。
このように、光出射面が凹形で、粒子濃度が異なる2層のうち第2層を逆バイアス濃度により最適化した導光板(実施例21)とすることで、実施例11、12の導光板よりも光入射面付近における照度が向上し、さらに良好な中高な照度分布とすることができる。
また、図9に示す導光板80において、第1層60と第2層62との境界面zは、光入射面の長手方向に垂直な段面で見た際に、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dの近傍の領域では、光出射面30aに向かって凹の曲面であり、導光板80中央の領域では、光出射面30aに向かって凸の曲面である。
境界面zを形成する凹形および凸形の曲面は、光入射面の長手方向に垂直な断面において、円または楕円の一部で表される曲線であってもよいし、2次曲線、あるいは、多項式で表される曲線であってもよいし、これらを組み合わせた曲線であってもよい。
ここで、境界面zを形成する凹形および凸形の曲面が円の一部で表される場合には、導光板のサイズが32インチでは、凹形の曲面の曲率半径Ry1は、2500mm≦Ry1≦110000mm、凸形の曲面の曲率半径Ry2は、2500mm≦Ry2≦120000mmが好ましく、46インチでは、凹形の曲面の曲率半径Ry1は、2500mm≦Ry1≦230000mm、凸形の曲面の曲率半径Ry2は、2500mm≦Ry2≦250000mmが好ましく、65インチでは、凹形の曲面の曲率半径Ry1は、5000mm≦Ry1≦450000mm、凸形の曲面の曲率半径Ry2は、5000mm≦Ry2≦490000mmが好ましい。
(実施例3)
実施例3として、図9に示す導光板80において、画面サイズが32インチの導光板で、境界面zの凹形および凸形の曲面の曲率半径Ry1、Ry2と、第1層60および第2層62の粒子濃度とを変えて、測定を行なった。
具体的には、実施例3として、第1光入射面30cから第2光入射面までの長さを413mmとし、第1光入射面30c及び第2光入射面30dの厚み、つまり厚さの最も厚い部分の厚みD2を3mmとし、凹み量dを0.5mmとし、光出射面30aの曲率半径を42500mmとし、第1光入射面での第2層62の厚みD3を0.5mmとし、第2層62の厚さが最も薄い部分の厚みD4を0.48mmとし、第2層62の厚さが最も厚い部分の厚みD5を1.0mmとした導光板を用いた。また、導光板に混練分散させる散乱粒子の粒径は、4.5μmとした。
上記の導光板を用いて、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Ry1を、2500mmとし、凸形の曲面の曲率半径Rz2を、35000mmとし、第1層60の粒子濃度Npoを0.003wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.125wt%とした実施例31と、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Ry1を、2500mmとし、凸形の曲面の曲率半径Rz2を、35000mmとし、第1層60の粒子濃度Npoを0.003wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.15wt%とした実施例32と、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Ry1を、30000mmとし、凸形の曲面の曲率半径Rz2を、2500mmとし、第1層60の粒子濃度Npoを0.003wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.125wt%とした実施例33と、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Ry1を、30000mmとし、凸形の曲面の曲率半径Rz2を、2500mmとし、第1層60の粒子濃度Npoを0.003wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.15wt%とした実施例34と、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Ry1を、30000mmとし、凸形の曲面の曲率半径Rz2を、2500mmとし、第1層60の粒子濃度Npoを0.003wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.175wt%とした実施例35とについて照度分布を測定した。
測定した照度の結果である規格化照度分布を図11に示す。図11(A)では、縦軸を規格化照度とし、横軸を導光板中心からの距離[mm]とし、実施例31を破線で示し、実施例32を実線で示し、比較例31を太い実線で示す。同様に、図11(B)では、実施例33を破線で示し、実施例34を実線で示し、実施例35を一点鎖線で示す。
図11(A)および(B)に示すように、導光板のサイズが32インチの場合は、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Ry1を、2500mm≦Ry1≦110000mmとし、凸形の曲面の曲率半径Ry2を、2500mm≦Ry2≦120000mmとすることにより、中高な照度分布とすることができる。
(実施例4)
実施例4として、図9に示す導光板80において、画面サイズが65インチの導光板で、境界面zの凹形および凸形の曲面の曲率半径Ry1、Ry2と、第1層60および第2層62の粒子濃度とを変えて、測定を行なった。
具体的には、実施例4として、第1光入射面30cから第2光入射面までの長さを830mmとし、第1光入射面30c及び第2光入射面30dの厚み、つまり厚さの最も厚い部分の厚みD2を1mmとし、凹み量dを0.2mmとし、光出射面30aの曲率半径を165000mmとし、第1光入射面での第2層62の厚みD3を0.18mmとし、第2層62の厚さが最も薄い部分の厚みD4を0.16mmとし、第2層62の厚さが最も厚い部分の厚みD5を0.35mmとした導光板を用いた。また、導光板に混練分散させる散乱粒子の粒径は、4.5μmとした。
上記の導光板を用いて、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Ry1を、5000mmとし、凸形の曲面の曲率半径Rz2を、490000mmとし、第1層60の粒子濃度Npoを0.003wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.02wt%とした実施例41と、Ry1を、5000mmとし、Rz2を、490000mmとし、Npoを0.003wt%とし、Nprを0.03wt%とした実施例42と、Ry1を、5000mmとし、Rz2を、490000mmとし、Npoを0.003wt%とし、Nprを0.04wt%とした実施例43と、Ry1を、450000mmとし、Rz2を、5000mmとし、Npoを0.003wt%とし、Nprを0.02wt%とした実施例44と、Ry1を、450000mmとし、Rz2を、5000mmとし、Npoを0.003wt%とし、Nprを0.04wt%とした実施例45と、Ry1を、450000mmとし、Rz2を、5000mmとし、Npoを0.003wt%とし、Nprを0.09wt%とした実施例46と、について照度分布を測定した。
測定した照度の結果である規格化照度分布を図12に示す。図12(A)では、縦軸を規格化照度とし、横軸を導光板中央からの距離[mm]とし、実施例41を破線で示し、実施例42を実線で示し、実施例43を一点鎖線で示し、比較例41を太い実線で示す。同様に、図12(B)では、実施例44を破線で示し、実施例45を実線で示し、実施例46を一点鎖線で示す。
図12(A)および(B)に示すように、導光板のサイズが65インチの場合は、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Ry1を、5000mm≦Ry1≦450000mmとし、凸形の曲面の曲率半径Ry2を、5000mm≦Ry2≦490000mmとすることにより、中高な照度分布とすることができる。
(実施例5)
実施例5として、外形が実施例1と同じ導光板で、粒子濃度が異なる層を3層とした導光板82を用いた。導光板82は、図13に示すように、第1層60と、第2層62と、第3層64a,64bとから構成される。
導光板82は、第1層60と第2層62との境界面zが平面であり、第2層62と第3層64a,64bとの境界面yが光出射面30aと同じ凹形となっている。つまり、第3層64a,64bが第1光入射面30cおよび第2光入射面30dから中央に向かうに従って厚さが薄くなっており、中央部の2等分線αに対応する部分で最も薄く、両端部の2つの光入射面(第1光入射面30cと第2光入射面30d)で最も厚くなっている。
ここで、導光板82は、2等分線αにおける厚さを2.56mmとし、第1層60の2等分線αにおける光出射面30aから境界面zまでの長さ、つまり、第1層60の厚みD1を2.12mmとし、第2層62の2等分線αにおける境界面zから背面30bまでの長さ、つまり、第2層62の厚みD2を0.44mmとし、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dにおける第2層62の厚みD2’を0mmとし、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dにおける第3層64a,64bの厚みD3を0.44mmとし、光出射面30aおよび境界面yの曲率半径Rを75000mmとし、凹み量dを0.44mmとした導光板である。また、導光板に混練分散させる散乱粒子の粒径は7μmとした。
上記の形状の導光板を用いて、第1層60の粒子濃度Npoを0wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.10wt%とし、第3層64a,64bの粒子濃度を0wt%とした3層の導光板である実施例51と、実施例1の導光板であって、第1層60の粒子濃度Npoを0wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.10wt%とした2層の導光板である実施例52とについて照度分布を測定した。なお、第3層64a,64bの粒子濃度は任意の濃度でもよい。また、比較例51として、全ての層の粒子濃度を0.05wt%とした場合、つまり、導光板を均一の粒子濃度とした、図28に示す形状の1層の導光板について測定した。
測定した照度の結果である規格化照度分布を図14に示す。ここで、図14では、縦軸を規格化照度とし、横軸を導光板中央からの距離[mm]とし、実施例51を破線で示し、実施例52を実線で示し、比較例51を太い実線で示す。
図14に示すように、実施例51の導光板は第3層を設けることによっても、実施例52の導光板に対して光入射面(30c,30d(入光部))付近における照度が向上し、つまり照度低下を抑制し、さらに、入光部むらを小さくすることができる。
(実施例6)
実施例6として、図15に示すような背面側が光出射面側と同じ形状をした、画面サイズが42インチに対応する導光板90を用いた。導光板の光出射面側と背面側を同じ形状(光出射面側に凹形)とすることで、重ね合わせて加工することができる。また、導光板90の第1層と第2層の境界面zは、平面となっている。
図15に示す導光板90は、第1光入射面30cから第2光入射面30dまでの長さを545mmとし、2等分線αにおける光出射面30aから背面30bまでの長さ(中央部分の厚み)を2.5mmとし、第1光入射面30c及び第2光入射面30dの厚みを2mmとし、第1層60の2等分線αにおける光出射面30aから境界面zまでの長さ、つまり、第1層60の厚さが最も薄い部分の、第1層60の厚みD1を1.56mmとし、第2層62の2等分線αにおける境界面zから背面30eまでの長さ、つまり、第2層62の厚さが最も厚い部分の、第2層62の厚みD2を0.5mmとし、光出射面30aおよび背面30eの曲率半径Rを75000mmとし、凹み量dを0.44mmとした導光板を用いた。また、導光板に混練分散させる散乱粒子の粒径は4.5μmとした。
上記の形状の導光板を用いて、第1層94の粒子濃度Npoを0.02wt%とし、第2層96の粒子濃度Nprを0.10wt%とした実施例61と、第1層94の粒子濃度Npoを0wt%とし、第2層96の粒子濃度Nprを0.10wt%とした実施例62とについて照度分布を測定した。また、比較例61として、図28に示す形状の1層の導光板について、第1層、第2層ともに粒子濃度を0.05wt%とした場合、つまり、導光板を均一の粒子濃度として測定した。なお、比較例61の導光板102は、2等分線αにおける光出射面104から背面106までの長さ(中央部分の厚み)を3.5mmとし、端部の光入射面の厚みを2mmとした導光板である。
測定した照度の結果である規格化照度分布を図16に示す。ここで、図16では、縦軸を規格化照度とし、横軸を導光板中央からの距離[mm]とし、実施例61を破線で示し、実施例62を細い実線で示し、比較例61を太い実線で示す。
また、導光板90の、2等分線αにおける光出射面30aから背面30bまでの長さ(中央部分の厚み)3.5mmとし、第1光入射面30c及び第2光入射面30dの厚みを3mmとした導光板を用い、第1層94の粒子濃度Npoを0.02wt%とし、第2層96の粒子濃度Nprを0.15wt%とした実施例63と、第1層94の粒子濃度Npoを0wt%とし、第2層96の粒子濃度Nprを0.15wt%とした実施例64とについて照度分布を測定した。また、上記と同様に比較例61として、図28に示す形状の1層の導光板について測定した。
測定した照度の結果である規格化照度分布を図17に示す。ここで、図17では、縦軸を規格化照度とし、横軸を導光板中央からの距離[mm]とし、実施例63を破線で示し、実施例64を細い実線で示し、比較例61を太い実線で示す。
図16および17に示すように、実施例61〜64の導光板は、実施例1〜3の各導光板と同様に、中高な照度分布となっており、比較例61に比べて中央部の照度が10〜20%以上向上している。
さらに、加工時に重ね合わせやすいように、図18に示すように、導光板90の第1光入射面30cおよび第2光入射面30dに、ツバ65,66を付けた形状とした導光板92としてもよい。この場合、光入射面は第1光入射面30fおよび第2光入射面30gとなる。ここで、さらにツバ部分をミキシングゾーンとして粒子濃度を変えてもよく、粒子濃度は他の部分の最大濃度以上であるのが好ましい。
なお、光出射面側と背面側の曲率半径Rは、重ね合わせて加工することができれば異なっていてもよい。また、光出射面側と背面側の曲率半径Rが異なっていても、ツバ65,66の背面側の面を、背面30eの2等分線αと交差する部分、つまり、最も背面側に凸となっている部分よりも背面側まで延長するか、あるいはスペーサを挟むことで、重ね合わせたときにツバ同士が接触、またはスペーサを介して接触し、安定して重ね合わせて加工することができる。また、背面側の曲率半径を、光出射面側の曲率半径よりも小さくすることで、つまり、背面がより背面側に凸となることで、逆楔形の導光板と同様の効果も得ることができる。
また、実施例6の変形例として、図15に示すような光出射面側が凹形であり、背面側が光出射面側と同じ形状をした導光板の代わりに、平板の多層導光板を凹形に変形させてもよい。例えば、薄型の導光板を樹脂製の突起物で押さえるなどの機械的な変形手段を用いて、液晶パネルと反対側に反らせる、つまり光出射面側が凹形となるように変形させることで、図15に示す導光板と同様の効果を得ることができる。
このように、光出射面が凹形で背面が凸形の、粒子濃度が異なる2層の導光板(実施例61〜64)とすることで、加工時に重ね合わせることができ、複数枚の導光板をまとめて端面の切断および研磨をすることができる。このため、端面加工時のコストを大幅に下げることができる。また、光出射面側が凹面であるので液晶パネル側に反りにくい導光板とすることができる。さらに、平板の多層導光板を凹形に変形させた場合には、生産性がより良好であり、より一層コストダウンを図ることができる。
以上の結果から、光出射面を凹形とすることで、液晶パネル側に反りにくい導光板とすることができる。また、光出射面が凹形で粒子濃度が異なる2層の導光板とすることで、図28および29に示す形状(逆楔形)の導光板に比べ、光入射面を大きくとることができるため、光の入射効率を高くすることができ、照度分布を中高にすることができる。
また、平均厚さが同じ平板導光板と比べても、光入射面を大きくとることができるため、光の入射効率を高くすることができ、導光板を軽くすることができる。さらに、照度分布を中高にすることができる。
また、粒子濃度が異なる2層のうち第2層を逆バイアス濃度により最適化することで、光入射面付近における照度が向上し、さらに良好な中高な照度分布にできることがわかる。
さらに、第3層を設けることによっても、光入射面付近における照度が向上し、つまり照度低下を抑制し、入光部むらを小さくできることがわかる。
また、光出射面側と背面側を同じ形状(光出射面側に凹形、つまり出射面が凹形で背面が凸形)とすることで、加工時に重ね合わせることができ、複数枚の導光板をまとめて端面の切断および研磨をすることにより、端面加工時のコストを大幅に下げることができる。
なお、上記実施例2の変形例として、図19に示すように、実施例2の導光板80の凹み量dを0とした導光板84、つまり平面な光出射面30hを有する導光板としてもよい。
また、上記実施例5の変形例として、図20に示すように、実施例2と実施例5とを組み合わせて3層の導光板とし、実施例5の導光板82の境界面yが、2等分線αにおける光出射面30a(つまり光出射面の中央部)から、第1光入射面30cおよび第2光入射面30dに向かって第2層62が薄くなるように連続的に変化し、さらに、第1光入射面30cおよび第2光入射面30d付近で背面30b側に向かって再び厚くなるように連続的に変化する(つまり、第2層62(中間層)が背面30b側に対して凹凸になっている)とし、合成粒子濃度を逆バイアス濃度を用いて最適化した濃度とした導光板86としてもよい。
このとき、3層の粒子濃度の関係は、第1層60≦第3層64a,64b<第2層62の関係を満たすようにするのがよく、第1層60は粒子濃度が0wt%とするのがよい。また、第1層60と第2層62との境界面zは、平面か光出射面と同方向に凹形とするのがよい。
このように、3層とすることで、輝度分布(照度分布)の微調整を容易にすることができる。
なお、上記実施形態では、2つの光源を導光板の2つ光入射面に配置した両側入射であったが、これに限定はされず、1つの光源のみを導光板の1つの光入射面に配置した片側入射としてもよい。光源の数を減らすことで部品点数を削減しコストダウンできる。
また、片面入射とする場合には、境界面zの形状が非対称な導光板としてもよい。例えば、1つの光入射面を有し、光出射面の2等分線よりも光入射面から遠い位置で導光板の第2層の厚さが最大になるような、第2層の形状が非対称な導光板でもよい。
図21(A)および(B)は、それぞれ、本発明の導光板の他の一例を用いるバックライトユニットの一部を示す概略断面図である。なお、図21(A)に示すバックライトユニット120においては、導光板30に代えて導光板122を有し、光源28を1つのみ有する以外は、バックライトユニット20と同じ構成を有し、また、図21(B)に示すバックライトユニット130においては、導光板30に代えて導光板132を有し、光源28を1つのみ有する以外は、バックライトユニット20と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行う。
図21(A)に示すバックライトユニット120は、導光板122および導光板122の第1光入射面30cに対向して配置される光源28とを有する。
導光板122は、光源28が対向して配置される面である第1光入射面30cと、第1光入射面30cの反対側の面である側面122dとを有している。
また、導光板122は、光出射面30a側の第1層60と背面30b側の第2層とにより形成されている。第1層60と第2層62との境界面zは、第1光入射面30cの長手方向に垂直な断面で見た際に、第1光入射面30cから側面122dに向かって、一旦、第2層62が薄くなるように変化した後、第2層62が厚くなるように変化し、再び第2層62が薄くなるように連続的に変化している。すなわち、境界面zは、第1光入射面30c側では、光出射面30aに向かって凹の曲面であり、側面122d側では、光出射面30aに向かって凸の曲面である。
すなわち、合成粒子濃度の濃度プロファイルは、第1光入射面30c側において極小値を持ち、側面122d側において極大値を持つように変化する曲線である。
図21(B)に示すバックライトユニット130は、導光板132および導光板132の第1光入射面30cに対向して配置される光源28とを有する。
導光板132は、光源28が対向して配置される面である第1光入射面30cと、第1光入射面30cの反対側の面である側面122dとを有している。
また、導光板132は、光出射面30a側の第1層60と背面30b側の第2層とにより形成されている。第1層60と第2層62との境界面zは、第1光入射面30cの長手方向に垂直な断面で見た際に、第1光入射面30cから側面122dに向かって、一旦、第2層62が薄くなるように変化した後、第2層62が厚くなるように変化し、その後第2層62の厚さが一定となるように連続的に変化している。すなわち、境界面zは、第1光入射面30c側では、光出射面30aに向かって凹の曲面であり、導光板中央部では、光出射面30aに向かって凸の曲面であり、凸の曲面の頂点から、側面122d側では、光出射面30aに平行な平面である。
このように、1つの光源のみを用いる片面入射の場合には、境界面zの形状を、光入射面に近い位置で、第2層の厚さが最小になり、光入射面から遠い位置で、第2層の厚さが最大になるような非対称な形状とすることにより、光源から出射され、光入射面から入射した光を、導光板の奥まで導光することができ、光出射面から出射する光の照度分布を中高にすることができ、光の利用効率を向上させることができる。
また、平均厚さが同じ平板導光板と比べても、光入射面を大きくとることができるため、光の入射効率を高くすることができ、導光板を軽くすることができる。
ここで、図21(A)および(B)に示す導光板122および導光板132は、光出射面を凹に形成したが、本発明は、これに限定はされず、図21(C)および(D)に示す導光板142および導光板152のように、光出射面が平面であってもよい。
また、図21に示す片面入射のバックライトユニットに用いる導光板においても、合成粒子濃度が逆バイアス濃度を用いて作成した濃度となる、第1層および第2層の濃度と、境界面zの形状としてもよい。片面入射に用いる導光板においては、同じ形状で粒子が無い導光板を用いて、片面から光を入射した際の照度分布から逆バイアス濃度を求めればよい。
また、境界面zを形成する凹形および凸形の曲面は、光入射面の長手方向に垂直な断面において、円または楕円の一部で表される曲線であってもよいし、2次曲線、あるいは、多項式で表される曲線であってもよいし、これらを組み合わせた曲線であってもよい。
なお、図21(A)に示すような、境界面zが凹凸形状をした導光板において、凹形および凸形の曲面が、光入射面の長手方向に垂直な断面において、円の一部で表される曲線である場合には、凹形の曲面の曲率半径Rz1は、2500mm≦Rz1≦450000mmが好ましく、凸形の曲面の曲率半径Rz2は、2500mm≦Rz2≦490000mmが好ましい。
z1およびRz2を上記範囲とすることにより、より好適に光の照度分布を中高にすることができる。
また、図21(B)に示すような、境界面zが凹凸形状と平面とを組み合わせた形状の導光板において、凹形および凸形の曲面が、光入射面の長手方向に垂直な断面において、円の一部で表される曲線である場合には、凹形の曲面の曲率半径Rx1は、2500mm≦Rx1≦450000mmが好ましく、凸形の曲面の曲率半径Rx2は、2500mm≦Rx2≦490000mmが好ましい。
x1およびRx2を上記範囲とすることにより、より好適に光の照度分布を中高にすることができる。
次に、具体的実施例を用いて、バックライトユニット120および130についてより詳細に説明する。
(実施例7)
実施例7として、画面サイズが46インチに対応する導光板120を用いた。具体的には、第1光入射面30cから側面122dまでの長さを592mmとし、2等分線αにおける光出射面30aから背面30bまでの長さ、つまり、厚さの最も薄い部分の厚みD1を0.8mmとし、第1光入射面30c及び側面122dの厚み、つまり厚さの最も厚い部分の厚みD2を1.0mmとし、第1光入射面での第2層62の厚みD3を0.21mmとし、第2層62の厚さが最も薄い部分の厚みD4を0.17mmとし、第2層62の厚さが最も厚い部分の厚みD5を0.5mmとし、光出射面30aの曲率半径Rを87500mm、凹み量dを0.2mmとし、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Rz1を、35000mmとし、凸形の曲面の曲率半径Rz2を、55000mmとした導光板を用いた。また、導光板に混練分散させる散乱粒子の粒径は4.5μmとし、第1層60には散乱粒子を分散せず(Npo=0)、第2層62の粒子濃度Nprを0.065wt%とした。
また、比較例71として、図28に示す形状の1層の導光板の2辺から光を入射して輝度分布を測定した。なお、導光板の中央部の厚みを3.5mm、光入射面の厚みを2mmとし、粒子濃度を0.05wt%として測定した。
測定した照度の結果である規格化輝度照度分布を図22に示す。ここで、図22では、縦軸を規格化輝度とし、横軸を導光板中央からの距離[mm]とし、実施例71を細い破線で示し、比較例71を太い実線で示す。
図22に示すように、片面入射とした場合であっても、境界面zが凹凸形状をした、実施例71の導光板は、比較例71の導光板と比較して、中央輝度が向上して、中高な照度分布とすることができる。
(実施例8)
実施例8として、画面サイズが57インチに対応する導光板130を用いた。具体的には、第1光入射面30cから側面122dまでの長さを730mmとし、2等分線αにおける光出射面30aから背面30bまでの長さ、つまり、厚さの最も薄い部分の厚みD1を0.8mmとし、第1光入射面30c及び側面122dの厚み、つまり厚さの最も厚い部分の厚みD2を1.0mmとし、第1光入射面での第2層62の厚みD3を0.19mmとし、第2層62の厚さが最も薄い部分の厚みD4を0.15mmとし、第2層62の厚さが最も厚い部分の厚みD5を0.31mmとし、光出射面30aの曲率半径Rを135000mm、凹み量dを0.2mmとし、境界面zの凹形の曲面の曲率半径Rx1を、100000mmとした導光板を用いた。また、導光板に混練分散させる散乱粒子の粒径は4.5μmとし、第1層60には散乱粒子を分散せず(Npo=0)、第2層62の粒子濃度Nprを0.06wt%とした。
また、比較例81として、図28に示す形状の1層の導光板の2辺から光を入射して輝度分布を測定した。なお、導光板の中央部の厚みを3.5mm、光入射面の厚みを2mmとし、粒子濃度を0.05wt%として測定した。
測定した照度の結果である規格化照度分布を図23に示す。ここで、図23では、縦軸を規格化輝度照度とし、横軸を導光板中央からの距離[mm]とし、実施例81を細い破線で示し、比較例81を太い実線で示す。
図23に示すように、片面入射とした場合であっても、境界面zが凹凸形状と平面とを組み合わせた形状とした、実施例81の導光板は、比較例81の導光板と比較して、中央輝度が向上して、中高な照度分布とすることができる。
また、図21(A)〜(D)に示す片面入射の導光板においては、背面は、光の進行方向(光出射面)と平行な平面としたが、本発明は、これに限定はされず、背面を光の進行方向に対して傾斜した平面としてもよい。
また、図21(B)および(D)に示す導光板においては、第1層60と第2層62との境界面zは、第1光入射面30c側では、光出射面に向かって凹の曲面であり、導光板中央部では、光出射面に向かって凸の曲面であり、凸の曲面の頂点から側面122d側では、光出射面に平行な平面としたが、本発明は、これに限定はされず、光出射面に向かって、凹の曲面、凸の曲面、光出射面に平行な平面、および、光出射面に対して傾斜した平面を複数、組み合わせて構成してもよい。
図24は、本発明の導光板の他の一例を用いるバックライトユニットの一部を示す概略断面図である。なお、図24に示すバックライトユニットにおいては、導光板152に代えて導光板162を有する以外は、バックライトユニット150と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行なう。
図24に示すバックライトユニット160は、導光板162および導光板162の第1光入射面30cに対面して配置される光源28とを有する。
導光板162は、光入射面30cから離間するにしたがって、光出射面30hに垂直な方向の厚さが小さくなるように、背面162bが光出射面30hに対して傾斜している。
また、導光板162は、光出射面30h側の第1層164と背面162b側の第2層166とにより形成されている。第1層164は、第2層166よりも散乱粒子の粒子濃度が高い。
また、第1層164と第2層166との境界面zは、第1光入射面30cの長手方向に垂直な断面で見た際に、第1光入射面30cから側面122dに向かって、一旦、第1層164が薄くなるように変化した後、第1層164が厚くなるように連続的に変化している。すなわち、境界面zは、第1光入射面30c側では、光出射面30hに向かって凸の曲面であり、側面側122dでは、光出射面30hに向かって凹の曲面であり、凸の曲面と凹の曲面とは、第1光入射面30cから離間するにしたがって第1層164の厚さが厚くなる方向に、光出射面30hに対して傾斜した平面で滑らかに接続されている。
このように、境界面zの形状を、曲面と平面とを組み合わせて、散乱粒子の粒子濃度が高い層の厚さが、光入射面に近い位置で最小になり、光入射面から遠い位置で最大になるような非対称な形状とすることにより、光源から出射され、光入射面から入射した光を、導光板の奥まで導光することができ、光の利用効率を向上させることができる。
次に、具体的実施例を用いて、バックライトユニット160についてより詳細に説明する。
(実施例9)
実施例9として、図24に示す形状をした、画面サイズが40インチに対応する導光板162を用いた。具体的には、第1光入射面30cから側面122dまでの長さを500mmとし、第1層164と第2層166との境界面zを、光入射面30c側の光出射面30hに凸な曲面、側面122d側の光出射面30hに凹な曲面、および、これら凸な曲面と凹な曲面とを滑らかに接続する平面で構成し、導光板に混錬分散させる散乱粒子の粒径を4.5μmとし、第2層166の散乱粒子の粒子濃度を0wt%とした導光板を用いた。また、光源28に用いるLEDチップ50の発光面の寸法は、縦方向長さa=1.5mm、横方向長さb=2.6mmとし、LEDチップ50と、導光板162の光入射面30cとの間の間隙を0.2mmとした。
ここで、図25は、光入射面30cからの距離と、第1層164の厚みとの関係を示すグラフである。第1層164の厚みは、より具体的には、図25に示す形状とした。
上記の形状の導光板を用いて、光入射面30cにおける光出射面30hから背面162eまでの長さ(光入射面30cの厚み)を2mmとし、側面122dにおける光出射面30hから背面162eまでの長さ(側面122dの厚み)を0.5mmとし、第1層164の散乱粒子の粒子濃度を0.12wt%とした実施例91と、光入射面30cの厚みを2mmとし、側面122dの厚みを1.0mmとし、第1層164の散乱粒子の粒子濃度を0.163wt%とした実施例92と、光入射面30cの厚みを2mmとし、側面122dの厚みを1.25mmとし、第1層164の散乱粒子の粒子濃度を0.188wt%とした実施例93と、光入射面30cの厚みを2mmとし、側面122dの厚みを1.5mmとし、第1層164の散乱粒子の粒子濃度を0.203wt%とした実施例94と、光入射面30cの厚みを2mmとし、側面122dの厚みを1.75mmとし、第1層164の散乱粒子の粒子濃度を0.21wt%とした実施例95とについて照度分布を測定した。
また、光入射面30cおよび側面122dの厚みを共に1.5mmとした実施例96と、光入射面30cおよび側面122dの厚みを共に2mmとした実施例97とについても同様に照度分布を測定した。
また、比較例91として、図28に示す形状で、光入射面での厚さを2mmとし、中央部での厚さを3.5mmとし、粒子濃度を0.05wt%とした導光板で、両面から光を入射した場合について照度分布を測定した。
測定した結果を図26(A)および(B)に示す。ここで、図26では、縦軸を相対照度とし、横軸を導光板中央部からの距離[mm]とし、図26(A)には、実施例91を細い実線で示し、実施例92を太い破線で示し、実施例93を一点鎖線で示し、実施例94を二点鎖線で示し、実施例95を細い破線で示し、比較例91を太い実線で示す。また、図26(B)には、実施例96を細い実線で示し、実施例97を破線で示し、比較例91を太い実線で示す。
図26(A)および(B)に示すように、片面入射とした場合であっても、境界面zを、光出射面に凹な曲面、凸な曲面、光入射面に対して平行な平面、および光入射面に対して傾斜した平面を組み合わせた形状とし、背面を傾斜面とすることで、導光板内に混錬分散する散乱粒子の粒子濃度の分布をより好適な分布とし、合成粒子濃度をより好適な分布とすることができ、中高な照度分布とすることができるので、比較例91の両面入射の導光板と比較しても、中央輝度が向上して、中高な照度分布とすることができる。
また、本発明の導光板を用いる面状照明装置において、導光板の光出射面に垂直な方向の長さ(高さ)aが、導光板の光入射面の厚さ(光出射面に垂直な方向の厚さ)の70%以下の長さのLEDチップ50を有する光源28を用いる場合には、光出射面が平面の導光板を用いることが好ましい。
前述のとおり、LEDチップ50(発光面58)の高さaが高いほど、光源28の光量を増加させることができ、バックライトユニットからの出射光量を増加させることができるものの、LEDチップ50の高さaが、導光板の光入射面に比して大きくなるほど、光源28から出射される光が導光板に入射する効率が低下してしまう。
これに対して、LEDチップ50の高さaを、導光板の光入射面の厚さに比して小さくすることで、光の入射効率を向上させることができる。特に、LEDチップ50の高さaを光入射面の厚さの70%以下とすることにより、より好適に光の入射効率を向上させることができる。
ここで、LEDチップ50の高さaを光入射面の厚さの70%以下とする場合には、光出射面が平面の導光板を用いることが好ましい。光出射面が平面の導光板を用いることにより、光出射面が凹面の導光板を用いる場合に比べて出射効率を低下させることなく、出射光の輝度分布を中高な分布とすることができる。
次に、具体的実施例を用いて、LEDチップ50の高さaを光入射面の厚さの70%以下とする場合の、導光板の光出射面の形状について、より詳細に説明する。
(実施例11A)
実施例111として、光出射面が平面の導光板、具体的には、図19に示す導光板84の形状で、画面サイズが40インチに対応する導光板を有するバックライトユニットを用いた。また、第1光入射面30cから第2光入射面30dまでの長さを500mmとし、光出射面30hから背面30bまでの長さ、つまり、導光板84の厚みを2.3mmとし、2等分線αにおける第2層62の厚さを0.61mmとし、厚みが最も薄い位置での第2層62の厚さを0.21mmとし、光入射面(30c、30d)における第2層62の厚さを0.28mmとし、光入射面(30c、30d)から第2層62の厚みが最も薄い位置までの距離を46.5mmとした導光板を用いた。また、導光板84に混練分散させる散乱粒子の粒径は4.5μmとし、第1層60の粒子濃度Npoを0.02wt%とし、第2層62の粒子濃度Nprを0.26wt%とした。
LEDチップ50の発光面58の高さaは、1.15mmとした。
上記のバックライトユニットを用いて、輝度分布、中高度および光の利用効率を測定した。
実施例112として、光出射面が凹面の導光板、具体的には、図9に示す導光板80の形状で、画面サイズが40インチに対応する導光板を有するバックライトユニットを用いた。
なお、実施例112のバックライトユニットは、2等分線αにおける導光板80の厚さを実施例111の導光板84と同じ2.3mmとし、光入射面(30c、30d)における導光板80の厚さを2.7mmとして光出射面30aを凹面とした以外は、全て、実施例111と同様とした。
上記のバックライトユニットを用いて、輝度分布、中高度および光の利用効率を測定した。
実施例113のバックライトユニットは、LEDチップ50の発光面58の高さaを1.5mmとした以外は全て実施例111と同様にして、輝度分布、中高度および光の利用効率を測定した。
実施例114のバックライトユニットは、LEDチップ50の発光面58の高さaを1.5mmとした以外は全て実施例112と同様にして、輝度分布、中高度および光の利用効率を測定した。
測定した輝度分布を図27(A)および(B)に示す。ここで、図27(A)では、縦軸を実施例112の最大輝度に対する規格化輝度とし、横軸を導光板中央からの距離(位置)[mm]とした。同様に、図27(B)では、縦軸を実施例114の最大輝度に対する規格化輝度とし、横軸を導光板中央からの距離(位置)[mm]とした。また、図27(A)において、実施例111を実線で示し、実施例112を破線で示す。また、図27(B)において、実施例113を実線で示し、実施例114を破線で示す。
また、測定した光の利用効率と中高度の結果を表4に示す。
ここで、中高度とは、図27(A)および(B)に示すグラフにおいて、光入射面近傍に対応する位置での最も小さい輝度の値と、導光板中央部に対応する位置での最も大きい輝度の値との比である。なお、光入射面直近の輝度が急峻に立ち上がる領域は、光源からの光の漏れの影響であるので無視する。また、中高度は、実施例111については、実施例112に対する比で表し、実施例113については、実施例114に対する比で表した。
Figure 2011258543
図27(A)および(B)、表4に示すように、LEDチップ50の高さが、導光板の光入射面の厚さの70%以下の高さの場合には、導光板の光出射面が平板形状の実施例111および実施例113は、光出射面が凹面形状の実施例112および実施例114と比較して、光の利用効率は同等で、出射光の輝度分布を中高な分布とすることができることがわかる。
また、本発明の導光板を用いるバックライトユニットは、これにも限定はされず、2つの光源に加えて、導光板の光出射面の短辺側の側面にも対向して光源を配置してもよい。光源の数を増やすことで、装置が出射する光の強度を高くすることができる。
また、光出射面のみならず背面側から光を出射してもよい。
以上、本発明の導光板、面状照明装置、および液晶表示装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
10 液晶表示装置
12 液晶表示パネル
14 駆動ユニット
20、120、130、140、150、160 バックライトユニット(面状照明装置)
24 照明装置本体
24a、30a、30h 光出射面
26 筐体
28 光源
30、80、82、84、86、90、92、122、132、142、152、162 導光板
30b、30b’、30e、162b 背面
30c、30f 第1光入射面
30d、30g 第2光入射面
32 光学部材ユニット
32a、32c 拡散シート
32b プリズムシート
34 反射板
36 上部誘導反射板
38 下部誘導反射板
42 下部筐体
44 上部筐体
46 折返部材
48 支持部材
49 電源収納部
50 LEDチップ
52 光源支持部
58 発光面
60、94、164 第1層
62、96、166 第2層
64a、64b 第3層
122d 側面
α 2等分線
y、z 境界面

Claims (25)

  1. 矩形状の光出射面と、前記光出射面の端辺側に設けられ、前記光出射面に略平行な方向に進行する光を入射する少なくとも1つの光入射面と、前記光出射面とは反対側に設けられる背面と、内部に分散された散乱粒子とを有する導光板であって、
    前記導光板は、前記光出射面に略垂直な方向に重なった、前記散乱粒子の粒子濃度が異なる2つ以上の層を有し、
    前記2つ以上の層は、少なくとも前記粒子濃度がNpoである前記光出射面側の第1層と、前記粒子濃度がNprであり前記第1層よりも前記背面側に位置する第2層とを含み、前記Npoと前記Nprとの関係が、Npo<Nprを満たし、
    前記光入射面から前記光出射面の中央部に向かう、前記光入射面に垂直な方向の断面形状は、前記光出射面側が凹形であり、
    前記第1層および前記第2層の、前記光出射面に略垂直な方向の厚さをそれぞれ変化させることで、前記導光板の、前記光入射面に垂直な方向における合成粒子濃度を変化させることを特徴とする導光板。
  2. 前記光入射面から前記光出射面の中央部に向かう、前記光入射面に垂直な方向の断面において、前記第1層と前記第2層との境界面が、前記光出射面の中央部で前記光出射面に向かって凸形となっていることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
  3. さらに、前記合成粒子濃度を、逆バイアス濃度を用いて求め、この合成粒子濃度に応じて、前記第2層の厚さが、前記光出射面の中央部から前記光入射面に向かって薄くなるように連続的に変化し、前記光入射面付近で前記光入射面に向かって再び厚くなるように連続的に変化することを特徴とする請求項2に記載の導光板。
  4. 前記光出射面と前記背面が平面形状であり、前記光出射面側の凹形を、前記導光板を前記背面側に反らせて形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の導光板。
  5. 矩形状の光出射面と、前記光出射面の端辺側に設けられ、前記光出射面に略平行な方向に進行する光を入射する少なくとも1つの光入射面と、前記光出射面とは反対側に設けられる背面と、内部に分散された散乱粒子とを有する導光板であって、
    前記導光板は、前記光出射面に略垂直な方向に重なった、前記散乱粒子の粒子濃度が異なる2つ以上の層を有し、
    前記2つ以上の層は、少なくとも前記粒子濃度がNpoである前記光出射面側の第1層と、前記粒子濃度がNprであり前記第1層よりも前記背面側に位置する第2層とを含み、前記Npoと前記Nprとの関係が、Npo<Nprを満たし、
    前記第2層の厚さが、前記光入射面から離間するにしたがって、一旦、薄くなるように変化した後、再び厚くなるように連続的に変化することを特徴とする導光板。
  6. 前記第2層の厚さが前記光出射面の中央部で最も厚いことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の導光板。
  7. 前記第1層と前記第2層の境界面は平面であり、前記第2層は前記光出射面と反対側に凸形となっており、
    さらに、前記第2層の凸形と対応する、前記光出射面側が凹形の第3層を有することを特徴とする請求項1または5に記載の導光板。
  8. 前記第1層と前記第2層との境界面が、1つの前記光入射面側の前記光出射面に凹の曲面と、この光入射面とは反対側の面側の前記光出射面に凸の曲面とを接合した面であることを特徴とする請求項1または5に記載の導光板。
  9. 前記第1層と前記第2層との境界面が、1つの前記光入射面側の前記光出射面に凹の曲面、この光入射面とは反対側の面側の、前記光出射面に平行な平行平面、および、前記凹の曲面と前記平行平面とを接合する前記光出射面に凸の曲面からなることを特徴とする請求項1または5に記載の導光板。
  10. 前記第1層と前記第2層との境界面が、1つの前記光入射面側の前記光出射面に凹の曲面、この光入射面とは反対側の面側の、前記光出射面に対して傾斜している傾斜平面、および、前記凹の曲面と前記傾斜平面とを接合する前記光出射面に凸の曲面からなることを特徴とする請求項1または5に記載の導光板。
  11. 前記第1層と前記第2層との境界面が、1つの前記光入射面側の前記光出射面に凹の曲面、この光入射面とは反対側の面側の前記光出射面に凸の曲面、および、前記凹の曲面と前記凸の曲面とを接合する、前記光出射面に対して傾斜している傾斜平面からなることを特徴とする請求項1または5に記載の導光板。
  12. 前記Npoと前記Nprの範囲が、Npo=0wt%、0.01wt%<Npr<0.4wt%を満たす請求項1〜11のいずれかに記載の導光板。
  13. 前記Npoと前記Nprの範囲が、0wt%<Npo<0.15wt%、かつ、Npo<Npr<0.4wt%を満たす請求項1〜11のいずれかに記載の導光板。
  14. 前記背面が、前記光出射面に平行な平面であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の導光板。
  15. 前記背面が、前記光入射面から離間するにしたがって、前記光出射面から離れる方向に傾斜している面であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の導光板。
  16. 前記背面が、前記光入射面から離間するにしたがって、前記光出射面に近づく方向に傾斜している面であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の導光板。
  17. 前記光入射面から前記光出射面の中央部に向かう、前記光入射面に垂直な方向の断面形状は、さらに、前記背面側も凹形であることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の導光板。
  18. 前記光入射面が前記光出射面の長辺に設けられた請求項1〜17のいずれかに記載の導光板。
  19. 前記光入射面が前記光出射面の1つの端辺側に設けられた請求項1〜18のいずれかに記載の導光板。
  20. 前記光入射面が前記光出射面の対向する2つの端辺側に設けられた2つの光入射面である請求項1〜18のいずれかに記載の導光板。
  21. 前記光入射面が前記光出射面の4つの端辺側に設けられた請求項1〜18のいずれかに記載の導光板。
  22. さらに、前記背面から光を出射する請求項1〜21のいずれかに記載の導光板。
  23. 請求項1〜22のいずれかに記載の導光板と、前記少なくとも1つの光入射面に対面して配置される光源とを有することを特徴とする面状照明装置。
  24. 請求項5に記載の導光板と、前記光入射面に対面して配置される光源とを有し、
    前記導光板の前記光出射面に垂直な方向における、前記光源の発光面の長さが、前記導光板の前記光入射面の高さの70%以下であることを特徴とする面状照明装置。
  25. 請求項23または24に記載の面状照明装置と、前記面状照明装置の光出射面側に配置される液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを駆動する駆動ユニットとを有することを特徴とする液晶表示装置。
JP2011003820A 2010-01-13 2011-01-12 導光板、面状照明装置、および液晶表示装置 Active JP4713697B1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011003820A JP4713697B1 (ja) 2010-01-13 2011-01-12 導光板、面状照明装置、および液晶表示装置
TW100111833A TWI475264B (zh) 2010-05-14 2011-04-06 導光板、面狀照明裝置以及液晶顯示裝置

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010004961 2010-01-13
JP2010004961 2010-01-13
JP2010038150 2010-02-24
JP2010038150 2010-02-24
JP2010111883 2010-05-14
JP2010111883 2010-05-14
JP2011003820A JP4713697B1 (ja) 2010-01-13 2011-01-12 導光板、面状照明装置、および液晶表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4713697B1 JP4713697B1 (ja) 2011-06-29
JP2011258543A true JP2011258543A (ja) 2011-12-22

Family

ID=44292673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011003820A Active JP4713697B1 (ja) 2010-01-13 2011-01-12 導光板、面状照明装置、および液晶表示装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120281166A1 (ja)
JP (1) JP4713697B1 (ja)
KR (1) KR101368020B1 (ja)
CN (1) CN102713417A (ja)
WO (1) WO2011087012A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130091216A (ko) * 2012-02-07 2013-08-16 삼성전자주식회사 성형품, 이의 제조 방법 및 상기 성형품을 포함하는 디스플레이 장치

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4851631B1 (ja) * 2010-10-12 2012-01-11 富士フイルム株式会社 導光板および面状照明装置
JP5635451B2 (ja) * 2011-05-25 2014-12-03 富士フイルム株式会社 導光板、面状照明装置および導光板の製造方法
JP5635472B2 (ja) * 2011-09-27 2014-12-03 富士フイルム株式会社 導光板
JP2013137927A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Fujifilm Corp シート状導光板及び面状照明装置並びに面状照明ユニット
JP6064283B2 (ja) * 2013-03-29 2017-01-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 照明装置
TWI585333B (zh) * 2013-05-27 2017-06-01 郭錦標 發光二極體光條及其應用之平面光源裝置
US20150049285A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-19 Apple Inc. Non-Planar Display Backlight Structures
CN103791455B (zh) * 2014-02-14 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 侧边式背光模组及其制作方法、显示装置
US10067283B2 (en) * 2014-12-23 2018-09-04 Apple Inc. Display backlight with patterned backlight extraction ridges
EP3163362B1 (en) * 2015-10-27 2019-03-13 LG Electronics Inc. Display device
US20180321555A1 (en) * 2015-11-19 2018-11-08 Sony Corporation Illuminating unit and display apparatus
WO2021077328A1 (zh) * 2019-10-23 2021-04-29 瑞仪(广州)光电子器件有限公司 背光模块及显示设备
DE102023101792B3 (de) 2023-01-25 2024-04-04 Preh Gmbh Anzeigegerät mit verbesserter optischer Tiefenwirkung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09211234A (ja) * 1995-11-30 1997-08-15 Toshiba Lighting & Technol Corp 照明装置および液晶表示装置
JP2001110220A (ja) * 1999-10-06 2001-04-20 Hayashi Telempu Co Ltd 面照明装置
JP2004055327A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Enplas Corp 面光源装置、画像表示装置及び導光板組立体
JP2007171681A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Infovision Optoelectronics Holdings Ltd 湾曲液晶表示装置に用いるバックライト及び湾曲液晶表示装置
JP2009158201A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Sharp Corp バックライトシステム及び液晶表示モジュール

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5555160A (en) * 1991-06-27 1996-09-10 Nissen Chemitec Co., Ltd. Light-guiding panel for surface lighting and a surface lighting body
TW502129B (en) * 1998-06-02 2002-09-11 Hayashi Telempu Kk Planar lighting device and light guides used therein and method of making light guides
JP2000089222A (ja) * 1998-09-08 2000-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09211234A (ja) * 1995-11-30 1997-08-15 Toshiba Lighting & Technol Corp 照明装置および液晶表示装置
JP2001110220A (ja) * 1999-10-06 2001-04-20 Hayashi Telempu Co Ltd 面照明装置
JP2004055327A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Enplas Corp 面光源装置、画像表示装置及び導光板組立体
JP2007171681A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Infovision Optoelectronics Holdings Ltd 湾曲液晶表示装置に用いるバックライト及び湾曲液晶表示装置
JP2009158201A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Sharp Corp バックライトシステム及び液晶表示モジュール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130091216A (ko) * 2012-02-07 2013-08-16 삼성전자주식회사 성형품, 이의 제조 방법 및 상기 성형품을 포함하는 디스플레이 장치
KR101961115B1 (ko) 2012-02-07 2019-03-26 삼성전자주식회사 성형품, 이의 제조 방법 및 상기 성형품을 포함하는 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120094127A (ko) 2012-08-23
WO2011087012A1 (ja) 2011-07-21
JP4713697B1 (ja) 2011-06-29
CN102713417A (zh) 2012-10-03
KR101368020B1 (ko) 2014-02-26
US20120281166A1 (en) 2012-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4713697B1 (ja) 導光板、面状照明装置、および液晶表示装置
JP5425026B2 (ja) 導光板、面状照明装置、および液晶表示装置
JP5225015B2 (ja) 導光板
JP5635472B2 (ja) 導光板
JP2010257938A (ja) 導光板
JP4851631B1 (ja) 導光板および面状照明装置
WO2012132510A1 (ja) 面状照明装置
WO2010001653A1 (ja) 導光体ユニット、面光源装置、および液晶表示装置
JP5670794B2 (ja) 面状照明装置
JP5635451B2 (ja) 導光板、面状照明装置および導光板の製造方法
WO2013001929A1 (ja) 導光板及び面状照明装置
JP5794948B2 (ja) 導光板
JP5579107B2 (ja) 導光板および面状照明装置
JP2010092685A (ja) 導光板およびこれを備えた面状照明装置
WO2013099454A1 (ja) シート状導光板及び面状照明装置並びに面状照明ユニット
JP2009245732A (ja) 導光板及びそれを用いる面状照明装置
JP5941129B2 (ja) 面状照明装置
WO2013008600A1 (ja) 導光板及び面状照明装置
JP2010067568A (ja) 導光板
TWI475264B (zh) 導光板、面狀照明裝置以及液晶顯示裝置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110324

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4713697

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250