JP2013143326A - バックライト及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、導光板の輝度を高めつつ光源近傍のホットスポットを抑制すると共に、導光板の入射面に直交する方向の輝度変化を抑制するエッジライト方式のバックライトと、当該バックライトを備えた液晶表示装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明のバックライトは、複数の光源1と、光源1からの入射光を面状光として出射する導光板2とを備える、エッジライト方式のバックライトであって、導光板2は、光源1に対向し、照明光が入射される入射面21と、入射面21に垂直で、入射面に入射した照明光を出射する出射面22とを有し、出射面22には、入射面21に垂直な方向に延在し、入射面に平行な断面が略三角形状である複数の筋状の突起22aが繰り返し形成され、突起22aの幅は、少なくとも光源1と対応する位置では、入射面21から離れるに従い連続的に大きくなる。
【選択図】図6
【解決手段】本発明のバックライトは、複数の光源1と、光源1からの入射光を面状光として出射する導光板2とを備える、エッジライト方式のバックライトであって、導光板2は、光源1に対向し、照明光が入射される入射面21と、入射面21に垂直で、入射面に入射した照明光を出射する出射面22とを有し、出射面22には、入射面21に垂直な方向に延在し、入射面に平行な断面が略三角形状である複数の筋状の突起22aが繰り返し形成され、突起22aの幅は、少なくとも光源1と対応する位置では、入射面21から離れるに従い連続的に大きくなる。
【選択図】図6
Description
本発明はバックライトの輝度ムラを抑える技術に関する。
液晶表示装置の基本構成は、バックライトと液晶表示素子(液晶パネル)である。バックライトには、光源の取り付け位置に応じて直下型方式やエッジライト方式などがある。カーナビゲーションなどの車載用ディスプレイ、ノートパソコンなどの液晶表示装置では、コンパクト化の観点からエッジライト方式が多用されている。
エッジライト方式では、透明部材の導光板側面に対向してLED(Light Emitting Diode)などの光源が設けられる。光源からの放射光は当該側面から導光板に入射し、入射面に直交する出射面と出射面に対向する反射面との間で全反射を繰り返しながら導光板内を伝播しつつ出射面から出射する。出射面からの出射光は多数の光学シートを介して液晶表示パネルに照射される。
導光板の正面方向の輝度を高めるため、導光板の反射面にスクリーン印刷によるドット形成やサンドブラストによるシボ加工を施し、これらに当たって拡散反射した光を出射面から出射させるものがある。また、反射面に微小なプリズムを形成し、プリズム面で屈折あるいは反射した光が導光板の出射面から正面方向に出射するよう設計されたものがある。
ところで、導光板の光源近傍では、複数の点光源からの光が交差する領域で輝度が他の部分よりも高くなるホットスポットが生じることがある。こうした輝度ムラや輝線は、反射面や出射面に形成されたプリズムの集光効果によって特に顕著に見える傾向があり、液晶表示装置の表示品位を低下させるものとなる。
このような問題を解決するために、特許文献1は、導光板の出射面に複数のプリズムを配列するものの、入射面近傍のホットスポットが発生する領域またはその周辺ではプリズムを除去することによって、導光板の輝度を高めつつホットスポットの発生を抑制する構造を提案している。
特許文献1に開示されたバックライトユニットでは、導光板の出射面のうち、入射面からある程度離れた領域では複数のプリズムを配列することにより、光を正面方向に集光して効率良く取り出している。一方、入射面近傍ではプリズムを除去することにより光の取り出し量を調節し、光源近傍に発生するホットスポットを抑制している。
しかしながら、入射面から離れた位置に突然プリズムを設けると、入射面に直交する方向の輝度分布が不均一になるという問題がある。すなわち、プリズムが形成されない領域では輝度が低く、プリズムが形成される領域で急激に輝度が大きくなる。
本発明は上述の問題点に鑑み、導光板の輝度を高めつつ光源近傍のホットスポットを抑制すると共に、導光板の入射面に直交する方向の輝度変化を抑制するエッジライト方式のバックライトと、当該バックライトを備えた液晶表示装置の提供を目的とする。
本発明のバックライトは、複数の点状光源と、点状光源からの入射光を面状光として出射する導光板とを備えるエッジライト方式のバックライトであって、導光板は、点状光源に対向し照明光が入射される入射面と、入射面に垂直で入射面に入射した照明光を出射する出射面とを有し、出射面には、入射面に垂直な方向に延在し、入射面に平行な断面が略三角形状である複数の筋状の突起が繰り返し形成され、突起の幅は、少なくとも点状光源と対応する位置では、入射面から離れるに従い連続的に大きくなる。
本発明のエッジライト方式のバックライトにおいて、導光板の出射面には、入射面に垂直な方向に延在し、入射面に平行な断面が略三角形状である複数の筋状の突起が繰り返し形成され、当該突起の幅は、少なくとも点状光源と対応する位置では、入射面から離れるに従い連続的に大きくなるので、導光板の輝度を高めつつ入射面近傍のホットスポットを抑制すると共に、入射面に直交する方向の輝度変化を抑制することが可能である。
(A.実施の形態1)
<A−1.構成>
図1は、本実施の形態に係るバックライトの分解斜視図である。なお、本明細書で参照する図面には、理解を容易にするために一部の構成を誇張して示すものがある。本実施の形態に係るバックライトはエッジライト方式のバックライトであり、複数の点状の光源1と、導光板2と、反射シート3を備える。
<A−1.構成>
図1は、本実施の形態に係るバックライトの分解斜視図である。なお、本明細書で参照する図面には、理解を容易にするために一部の構成を誇張して示すものがある。本実施の形態に係るバックライトはエッジライト方式のバックライトであり、複数の点状の光源1と、導光板2と、反射シート3を備える。
導光板2は、光源1と対向し、光源1の放射光が入射される入射面21と、入射面21に垂直で、入射面21に入射した光を面状光として液晶パネル(図54参照)に出射する出射面22と、出射面22に対向する底面23と、入射面21に対向する対向面25(図6参照)と、入射面21から対向面25にかけて延びる側面24とを備える。
光源1にはLEDが用いられ、その配列方向が入射面21の長手方向と一致するように入射面21に対向して設けられる。その結果、光源1の放射光が導光板2の入射面21に入射する。以下、入射面21の長手方向を第1方向と呼ぶ。
また、導光板2の底面23下方には反射シート3が設けられる。反射シート3は、導光板2の底面23から出射した光を散乱反射させて、導光板2に再入射させる。
導光板2は、屈折率が1.58のポリカーボネート(PC)により形成されている。しかし材質はこれに限るものではなく、ポリメチルメタクリレート(PMMA)や環状オレフィンコポリマー(COC)など一般的に導光板に用いられるものでよい。また、導光板2は、板厚(側面24の高さ)が一定な平板形状である。しかし形状はこれに限るものではなく、例えば入射面21から遠ざかるほど板厚が小さくなる楔形状であっても良い。
図2は図1に示す領域Aの拡大図であり、入射面21の形状を示している。なお、この図では出射面22を省略し入射面21のみを示している。図2に示すように、入射面21は長手方向に向かって円弧が連続した波形状である。すなわち、出射面22と平行な断面が円弧形状を呈する複数の凸部21aが、導光板2の厚さ方向に形成されている。光源1からの放射光は入射面21の凸部21aに到達すると、第1方向に散乱されて導光板2に入射する。
図3は図1に示す領域Bの拡大図であり、底面23の形状を示している。導光板2の底面23には凸状のプリズム23aが複数形成されている。プリズム23aは導光板2の底面23上を第1方向に延びて複数形成される。
図5は、図1に示したバックライトを導光板の側面24方向から見た図である。導光板2の底面23には、プリズム23aが所定の間隔で設けられており、プリズム23aの間を平面領域23bとする。
以下、図5を参照して、光源1から導光板2の入射面21に入射した光の軌跡を説明する。ある入射光1L1は、プリズム23aで屈折し、さらに平面領域23bを通って伝播方向を出射面22に向かう方向に変えられ、出射面22から出射する。また別の入射光1L2は、プリズム23aから導光板2の下方へ出射され、その後反射シート3に反射して再び導光板2に入射した後、出射面22から正面方向に放射される。
また別の入射光1L3は平面領域23bに到達し、全反射により導光板2の内部をさらに対向面25側へ伝播する。プリズム23aは、導光板2の底面23に入射面21から離れるに従って個数密度が高くなるように配列されていて、出射面22から正面方向に照射される光が出射面22の面内で均一になるよう調整されている。
図4は図1に示す領域Cの拡大図であり出射面22の形状を示している。なお、この図は入射面21を省略し出射面22のみを示している。図4に示すように、出射面22には入射面21と平行な断面が三角形状の筋状の突起である凸部22aが繰り返し形成されている。隣接する凸部22a間は平面部22bとなる。凸部22aは、出射面22の入射面21側から対向面25側に亘って入射面21と垂直な第2方向に伸びる筋状の突起であり、第1方向に沿った配列ピッチは一定で100μmとする。
以下、入射面21と垂直な向きを第2方向と称する。また、平面部22bの幅に対する凸部22aの幅の比は、入射面21側から第2方向に向かうにつれて次第に大きくなる。
図6は、導光板2を出射面22側から見た平面図である。図6に示すように、出射面22の入射面21に近い領域では凸部22aの幅に対して平面部22bの幅が広い。出射面22上を入射面21側から第2方向に向かうにつれて、凸部22aは例えばその幅が漸次広がり、平面部22bの幅は狭くなっていく。対向面25側では隣り合う凸部22aはほぼ接していて、凸部22a間に平面部22bはほとんど形成されていない。ここで、第2方向に沿った凸部22aの幅の増加の仕方は、連続していれば線形的でも非線形的でもよく、第2方向の輝度分布をなだらかにする観点から適宜調整する。
<A−2.輝度分布>
次に、導光板2の輝度分布について説明する。図7は、導光板2の出射面22における輝度分布のシミュレーション結果を示している。なお、図7は出射面22のうち入射面21近傍の一部を示したもので、全領域を示しているものではない。また、輝度の高さを色の濃淡で表現しており、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図7より、表示エリア内で輝度ムラは認められるが、局所的に輝度が高くなるホットスポットは発生していないことが分かる。
次に、導光板2の輝度分布について説明する。図7は、導光板2の出射面22における輝度分布のシミュレーション結果を示している。なお、図7は出射面22のうち入射面21近傍の一部を示したもので、全領域を示しているものではない。また、輝度の高さを色の濃淡で表現しており、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図7より、表示エリア内で輝度ムラは認められるが、局所的に輝度が高くなるホットスポットは発生していないことが分かる。
図8は、表示エリア内の光源1近傍における出射面22の第1方向に沿った相対輝度変化を示している。横軸は距離を示し、縦軸は所定位置の輝度を1とした相対輝度を示している。A1で示すグラフは図7のA1−A1断面の輝度分布を、A2で示すグラフは図7のA2−A2断面の輝度分布を示している。なお、図7のA1−A1断面は表示エリア端部から約2.5mm離れた位置にあり、A2−A2断面は表示エリア端部から約10mm離れた位置にある。図より、A1−A1断面の輝度変化が±2割以内であり、A2−A2断面の輝度変化はA1−A1断面のそれよりも小さいことが分かる。
図9は、出射面22の第2方向に沿った輝度変化を示している。横軸は表示エリア端部からの距離を示し、縦軸は輝度を示している。A3で示すグラフは図7の光源対応領域であるA3−A3断面の輝度分布を示し、A4で示すグラフは図7の光源間対応領域であるA4−A4断面の輝度分布を示している。ここで光源対応領域とは、光源と対応する位置にある出射面の領域、すなわち光源1から第2方向に沿った出射面の領域のことを示している。A3−A3断面の延長線上には光源1が配置されている。また光源間対応領域とは、光源1間に対応する出射面の領域、すなわち隣接する2つの光源1の間の領域から第2方向に沿った出射面の領域を示している。A4−A4断面の延長線上に光源1は配置されていない。図より、A3−A3断面、A4−A4断面共に、入射面21から離れるにつれてなだらかに輝度が増加していることが分かる。
<A−3.比較例>
次に、比較例1のバックライトについて説明する。
次に、比較例1のバックライトについて説明する。
比較例1のバックライトの構成は、導光板の出射面の形状を除き本実施の形態のバックライトと同様である。比較例1の導光板では、出射面22に隙間無く凸部22aが形成されており、隣接する凸部22a間に平面部22bが存在しない。なお、以下の説明では本実施の形態の導光板2も比較例1の導光板にも、各面については同一の参照符号を用いる。
図10は、比較例1の導光板の出射面内輝度分布のシミュレーション結果である。輝度の高さを色の濃淡で表現しており、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図より、表示エリアの入射面21近傍でホットスポットが発生していることが分かる。
図11は、比較例1の導光板において、表示エリア内の光源1近傍における出射面22の第1方向に沿った相対輝度変化を示している。横軸は距離を、縦軸は所定位置の輝度を1とした相対輝度を示している。図11中、B1で示すグラフは図10のB1−B1断面の輝度分布を、B2で示すグラフは図10のB2−B2断面の輝度分布を示している。なお、図10のB1−B1断面は表示エリア端部から約2.5mm、B2−B2断面は表示エリア端部から約10mmの位置である。図より、B1−B1断面で輝度変化が±3割以上、B2−B2断面で±2割以上の輝度変化が生じていることが分かる。
図12は、比較例1の導光板において、出射面22の第2方向に沿った輝度変化を示している。横軸は表示エリア左端からの距離を、縦軸は輝度を示している。図12中、B3で示すグラフは図10の光源対応領域であるB3−B3断面の輝度分布を、B4で示すグラフは図10の光源間対応領域であるB4−B4断面の輝度分布を示している。図より、B3−B3断面ではホットスポットの発生領域で急激に輝度が変化するが、B4−B4断面では入射面21から離れるにつれて輝度がなだらかに増加していることが分かる。
次に、比較例2のバックライトについて説明する。比較例2のバックライトは、出射面22の入射面近傍領域、すなわち入射面21と接する端面から所定幅の領域では凸部22aを形成せず、それ以外の構成は比較例1と同様である。
図13は、比較例2の導光板の出射面内輝度分布のシミュレーション結果である。輝度の高さを色の濃淡で表現しており、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図より、表示エリアの入射面近傍領域ではなだらかな輝度分布で、ホットスポットの発生も見られない。しかし、凸部22aの形成開始位置付近で不連続な輝度分布が生じている。
図14は、比較例2の導光板において、表示エリア内の光源1近傍における出射面22の第1方向に沿った相対輝度変化を示している。横軸は距離を、縦軸は所定位置の輝度を1とした相対輝度を示している。図14中、C1で示すグラフは図13のC1−C1断面の輝度分布を、C2で示すグラフは図13のC2−C2断面の輝度分布を示している。なお、図13のC1−C1断面は表示エリア端部から約2.5mm、C2−C2断面は表示エリア端部から約10mmの位置である。図より、C1−C1断面では±2割の輝度変化が存在するものの、B2−B2断面では±1割程度の輝度変化に抑制されていることが分かる。
図15は、比較例2の導光板において、出射面22の第2方向に沿った輝度分布を示している。横軸は表示エリア左端からの距離を、縦軸は輝度を示している。図15中、C3で示すグラフは図13の光源対応領域であるC3−C3断面の輝度分布を、C4で示すグラフは図13の光源間対応領域であるC4−C4断面の輝度分布を示している。図より、C3−C3断面、C4−C4断面共に、凸部の形成開始位置近傍で急激に輝度が変化することが分かる。
ここで、出射面22に形成された凸部22aの効果について説明する。図16は、図12に示した比較例1の導光板の光源間対応領域であるB4−B4断面の輝度分布を示している。また比較のために、出射面22の全面に亘って凸部22aが形成されない導光板において、光源間対応領域の第2方向に沿った輝度分布をB4Xで示している。
図16から、導光板の出射面22に凸部22aを形成することで、導光板から放射される輝度が増加することが分かる。これは、凸部22aがなければ出射面22から斜めに放射される光線が、凸部22aの斜面で屈折することにより出射面22から正面方向に放射されるという、凸部22aの集光効果によるものである。
すなわち、図15の曲線C4で示される比較例2の導光板における光源間対応領域の輝度分布は、凸部22aが形成されない入射面近傍領域では図16の曲線B4Xで示され、凸部22aが形成される入射面21から離れた領域では図16の曲線B4で示される。このため、比較例2の第2方向輝度分布は、凸部形成領域の開始位置近傍で急激に変化する。このような導光板では凸部形成領域の開始位置近傍に暗線が生じる等、表示品位が著しく低下する。
<A−4.比較>
以上のことから、出射面22に凸部22aを設けることにより輝度が増加するが、入射面近傍領域ではホットスポットが発生することが分かる。また、ホットスポットの発生を避けるために入射面近傍領域を避けて凸部22aを設けると、凸部22a形成開始位置付近で輝度が急激に変化することが分かる。
以上のことから、出射面22に凸部22aを設けることにより輝度が増加するが、入射面近傍領域ではホットスポットが発生することが分かる。また、ホットスポットの発生を避けるために入射面近傍領域を避けて凸部22aを設けると、凸部22a形成開始位置付近で輝度が急激に変化することが分かる。
本実施の形態では上述の特性を考慮した上で、出射面22に入射面21と平行な断面が三角形状の凸部22aを複数形成する。すなわち、<A−1>で述べたように、入射面21近傍で凸部22a間に平面部22bを形成し、凸部間の平面部22bの幅に対する凸部22aの幅の比を、入射面21側から第2方向に向かって次第に大きくなるように設定する。これにより、導光板の輝度を高めつつ入射面近傍でホットスポットを抑制し、さらに第2方向の輝度変化をなだらかにしている。
図17および図18は、本実施の形態、比較例1、および比較例2の輝度分布を比較して示したものである。図17(a)では、表示エリア端部から約2.5mmの第1方向断面における輝度分布を本実施の形態(A1)、比較例1(B1)、および比較例2(C1)で比較して示している。図17(b)では、表示エリア端部から約10mmの第1方向断面における輝度分布を実施の形態1(A2)、比較例1(B2)、および比較例2(C2)で比較して示している。図18(a)では、光源対応領域の第2方向断面における輝度分布を本実施の形態(A3)、比較例1(B3)、および比較例2(C3)で比較して示している。図18(b)では、光源間対応領域の第2方向断面における輝度分布を本実施の形態(A4)、比較例1(B4)、および比較例2(C4)で比較して示している。
図17(a)によれば、表示エリア端部から約2.5mm離れた第1方向の輝度分布について、本実施の形態(A1)は比較例2(C1)とほとんど同様であり、比較例1(B1)と比べて輝度変化は小さく輝度ムラが改善されている。
図17(b)によれば、表示エリア端部から約10mm離れた第1方向の輝度分布について、本実施の形態(A2)は比較例1(B2)より輝度変化が小さいが、比較例2(C2)よりは輝度変化が大きい。
図18(a)に示す光源対応領域の第2方向輝度分布では、比較例1(B3)が入射面21近傍で輝度ピークを示し、比較例2(C3)が凸部22a形成領域付近で急激な輝度変化を示しているのに対し、本実施の形態(A3)ではなだらかに変化している。
図18(b)に示す光源間対応位置の第2方向輝度分布では、比較例2(C4)が凸部22a形成領域付近で急激な輝度変化を示しているのに対して、本実施の形態(A4)ではなだらかに変化している。
以上の結果を総合すると、本実施の形態のバックライトではホットスポットの発生を抑制する、すなわち第1方向の輝度変化をなだらかにすると共に、第2方向の輝度変化もなだらかになっていることが分かる。
<A−5.効果>
本実施の形態のエッジライト方式のバックライトでは、出射面22において、入射面21に垂直な方向に延在し、入射面21に平行な断面が略三角形状である複数の筋状の凸部22a(突起)が繰り返し形成することにより、表示面全体の輝度を大きくしている。そして、当該突起の幅は、少なくとも光源1と対応する位置では、入射面21から離れるに従い連続的に大きくなり、対向面25側で最も大きくなるので、入射面21近傍でホットスポットを抑制しつつ、第2方向の輝度分布がなだらかになる。
本実施の形態のエッジライト方式のバックライトでは、出射面22において、入射面21に垂直な方向に延在し、入射面21に平行な断面が略三角形状である複数の筋状の凸部22a(突起)が繰り返し形成することにより、表示面全体の輝度を大きくしている。そして、当該突起の幅は、少なくとも光源1と対応する位置では、入射面21から離れるに従い連続的に大きくなり、対向面25側で最も大きくなるので、入射面21近傍でホットスポットを抑制しつつ、第2方向の輝度分布がなだらかになる。
(B.実施の形態2)
実施の形態1のバックライトによれば、入射面から第2方向に向かう輝度変化がなだらかであった。しかし、入射面の長手方向(第1方向)にはある程度の輝度ムラが残っており、例えば図7のA1−A1断面では±2割程度の輝度変化が生じていた。そこで、第1方向の輝度ムラをさらに改善する実施の形態2について次に説明する。
実施の形態1のバックライトによれば、入射面から第2方向に向かう輝度変化がなだらかであった。しかし、入射面の長手方向(第1方向)にはある程度の輝度ムラが残っており、例えば図7のA1−A1断面では±2割程度の輝度変化が生じていた。そこで、第1方向の輝度ムラをさらに改善する実施の形態2について次に説明する。
<B−1.構成>
以下の図面においては、実施形態1の構成要素と同じ機能を有する構成要素に同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
以下の図面においては、実施形態1の構成要素と同じ機能を有する構成要素に同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
図19は、実施の形態2のバックライトを示す分解斜視図である。実施の形態2のバックライトは、導光板5の出射面52の形状のみが実施の形態1のバックライトと異なる。そのため、以下には導光板5について説明する。
導光板5において、入射面51、底面53、側面54は夫々、実施の形態1の導光板2における入射面21、底面23、側面24と同様である。
図20は、図19に示す領域Dの拡大図である。この図は、出射面52の光源対応領域の形状を示している。出射面52の光源対応領域は、実施の形態1の導光板2の出射面22と同様の形状を有している。
すなわち図20に示すように、入射面51と平行な断面が三角形状である凸部52aが繰り返し形成される。隣接する凸部52aの間の領域は平面部52bとなる。凸部52aは、出射面52の入射面51側から入射面51の対向面55側に亘って入射面51と垂直な第2方向に伸びる筋状の突起であり、第1方向に沿った配列ピッチは一定で100μmとする。また、平面部52bの幅に対する凸部52aの幅の比は、入射面51側から第2方向に向かうにつれて、次第に大きくなり、対向面55側で最大になる。
図21は、図19に示す領域Eの拡大図である。この図は、出射面52の光源間対応領域の形状を示している。光源間対応領域でも凸部52aが形成されるが、光源対応領域とは違って凸部52aが隙間無く形成され、平面部は存在しない。光源間対応領域における凸部52aの配列ピッチは、光源対応領域における凸部52aの配列ピッチと共通である。また、光源間対応領域における凸部52aの幅は、入射面51側から対向面55側まで一定である。
図22は、導光板5を出射面52側から見た平面図である。図22に示すように、光源対応領域のうち入射面51に近い領域では、凸部52aの幅に対して平面部52bの幅が広い。しかし、入射面51から第2方向に沿って光源1から遠ざかるにつれ、凸部52aは例えばその幅が徐々に広がっていく。対向面55側では隣接する凸部52aはほぼ接しており、凸部52a間に平面部52bはほとんど形成されていない。ここで、第2方向に沿った凸部52aの幅の増加の仕方は、連続的な増加であれば線形的でも非線形的でも良く、第2方向の輝度分布をなだらかにする観点から適宜調整する。
一方、光源間対応領域では、入射面51側から対向面55側に至るまで凸部52aの幅は一定である。また、凸部52aは隙間無く配列されており隣接する凸部52a間に平面部は形成されない。
<B−2.輝度分布>
次に、導光板5の輝度分布について説明する。図23は、導光板5の出射面52における輝度分布のシミュレーション結果を示している。なお、図23は出射面52の一部を示したものであり、対向面55側まで示しているものではない。また、輝度の高さは色の濃淡で表現し、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図に示すように、表示エリア内で輝度ムラは認められるが、ホットスポットは発生していない。
次に、導光板5の輝度分布について説明する。図23は、導光板5の出射面52における輝度分布のシミュレーション結果を示している。なお、図23は出射面52の一部を示したものであり、対向面55側まで示しているものではない。また、輝度の高さは色の濃淡で表現し、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図に示すように、表示エリア内で輝度ムラは認められるが、ホットスポットは発生していない。
図24は、表示エリア内の光源1近傍における出射面52の第1方向に沿った相対輝度変化を示している。横軸は距離を、縦軸は所定位置の輝度を1とした相対輝度を示している。図24中、D1で示すグラフは図23のD1−D1断面の輝度分布を、D2で示すグラフは図23のD2−D2断面の輝度分布を示している。なお、D1−D1断面は表示エリア端部から約2.5mmの位置にあり、D2−D2断面は表示エリア端部から約10mmの位置にある。図から、D1−D1断面、D2−D2断面共に輝度変化が±1割以内であることが分かる。
図25は、出射面52の第2方向に沿った輝度変化を示している。横軸は表示エリア左端からの距離を、縦軸は輝度を示している。図25中、D3で示すグラフは図23の光源対応領域であるD3−D3断面の輝度分布であり、D4で示すグラフは図23の光源間対応領域であるD4−D4断面の輝度分布を示している。図から、D3−D3断面、D4−D4断面共に、入射面51から離れるにつれてなだらかに輝度が増加していることが分かる。
次に、実施の形態2のバックライトを実施の形態1で説明した比較例1,2と対比し、その効果を説明する。なお、説明を繰り返すが、比較例1は出射面の全面に隙間無く凸部を形成した導光板、比較例2は入射面近傍の出射面から凸部を除去した点のみ比較例1と異なる構成の導光板を採用している。
図26および図27は、本実施の形態、比較例1、および比較例2の輝度分布を比較して示したものである。図26(a)では、表示エリア端部から約2.5mmの第1方向断面における輝度分布を本実施の形態(D1)、比較例1(B1)、および比較例2(C1)で比較して示している。図26(b)では、表示エリア端部から約10mmの第1方向断面における輝度分布を本実施の形態(D2)、比較例1(B2)、および比較例2(C2)で比較して示している。なお、図26(a),(b)において横軸は距離を、縦軸は所定の位置における輝度を1とした場合の相対輝度を示している。
図27(a)では、光源対応領域の第2方向断面における輝度分布を本実施の形態(D3)、比較例1(B3)、および比較例2(C3)で比較して示している。図27(b)では、光源間対応領域の第2方向断面における輝度分布を、実施の形態1(D4)、比較例1(B4)、および比較例2(C4)で比較して示している。なお、図27(a),(b)において横軸は表示エリア左端からの距離を、縦軸は輝度を示している。
図26(a)では、表示エリア端部から約2.5mm離れた第1方向の輝度分布について、本実施の形態(D1)は比較例1(B1)および比較例2(C1)と比べて輝度変化が小さく、輝度ムラが改善されていることが分かる。
また、図26(b)では、表示エリア端部から約10mm離れた第1方向の輝度分布について、本実施の形態(D2)は比較例1(B2)に比べて輝度変化が小さく、輝度ムラが改善されていることが分かる。また、本実施の形態(D2)は比較例2(C2)と同等であることが分かる。よって、本実施の形態の導光板5は、第1方向の輝度ムラが比較例1,2に比べて改善されているといえる。
図27(a)に示す光源対応領域の輝度分布では、比較例1(B3)が入射面近傍で輝度ピークを示し、比較例2(C3)は凸部形成開始位置近傍で急激な輝度変化を示しているのに対し、本実施の形態(D3)はなだらかに変化している。
また、図27(b)に示す光源間対応領域の輝度分布では、比較例2(C4)では凸部形成開始位置近傍で急激な輝度変化を示しているのに対して、本実施の形態(D4)ではなだらかに変化している。よって、実施の形態2の第2方向の輝度ムラは比較例1,2に比べて改善されているといえる。
以上の結果を総合すると、本実施の形態のバックライトではホットスポットの発生を抑制する、すなわち第1方向の輝度変化をなだらかにすると共に、第2方向の輝度変化もなだらかになっていることが分かる。また、第1方向の輝度変化は±1割程度と、実施の形態1よりも良好な輝度特性が得られた。
<B−3.効果>
本実施の形態のバックライトでは、導光板5の出射面52の光源間対応領域で隙間無く凸部52a(突起)が形成され、かつその幅は入射面51側から対向面55側に亘って一定に形成される。そのため、入射面に近い領域では光源対応領域よりも光源間対応領域での集光効果が高くなるので、両領域での輝度の差が緩和され、すなわち第1方向の輝度ムラが抑制される。
本実施の形態のバックライトでは、導光板5の出射面52の光源間対応領域で隙間無く凸部52a(突起)が形成され、かつその幅は入射面51側から対向面55側に亘って一定に形成される。そのため、入射面に近い領域では光源対応領域よりも光源間対応領域での集光効果が高くなるので、両領域での輝度の差が緩和され、すなわち第1方向の輝度ムラが抑制される。
(C.実施の形態3)
<C−1.構成>
以下の図面においては、実施の形態1の構成要素と同じ機能を有する構成要素に同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
<C−1.構成>
以下の図面においては、実施の形態1の構成要素と同じ機能を有する構成要素に同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
図28は、本実施の形態のバックライトを示す分解斜視図である。本実施の形態のバックライトは、複数の点状の光源1と、導光板6と、反射シート3を備える。光源1が導光板6の両端面に対向して配置される点が、実施の形態1のバックライトとは異なる。すなわち、光源1は、導光板6の一方の端面たる入射面61に対向し、その長手方向(第1方向)に沿って配置される他、入射面61の対向面たる入射面65に対向し、その長手方向(第1方向)に沿って配置される。
反射シート3の構成は、実施の形態1に示すバックライトと同様であるため、説明を省略する。
導光板6は、入射面61,65の他、入射面61,65に入射した光を面状光として液晶パネル(図示せず)に出射する、入射面61,65に垂直な出射面62と、出射面62に対向する底面63と、入射面61から入射面65にかけて延びる側面64とを備える。
導光板6の形状は、図28には板厚(側面64の高さ)に変化がない平板形状を示しているが、これに限るものではない。例えば、入射面61,65から遠ざかるほど板厚が大きくなり、導光板6の中央部で最大の板厚となるような、船形形状を呈していてもよい。
図29は図28に示す領域Fの拡大図、図30は図28に示す領域Gの拡大図である。これらの図に示すように、導光板6の底面63には凸状のプリズム63aが形成されている。光源1から放射され入射面61,65から入射した一部の光は、プリズム63aにより屈折あるいは反射して出射面62に向かって方向を変え、出射面62から導光板6の上方へ放射される。
プリズム63aは導光板6の底面63に複数形成されているが、その第2方向断面形状は、図29,30に示すように、導光板6の中央部を境にして左右対称となるように形成される。また、プリズム63aは、入射面61,65から離れるにつれて個数密度が高くなり、導光板中央部で最も個数密度が高くなるように形成されている。こうして、出射光の輝度が出射面62内で均一に分布するよう調整されている。
入射面61,65の形状は、実施の形態1の入射面21の形状と同様であるため、説明を省略する。
図31は、図28に示す領域Hの拡大図である。図31に示すように、出射面62には入射面61と平行な断面が三角形状の凸部62aが、平面部62bと交互に複数形成されている。凸部62aと平面部62bは、出射面62の入射面61側から入射面65側に亘り、入射面61,65と垂直な向き(第2方向)に沿って共通の配列ピッチで形成されている。また、平面部62bの幅に対する凸部62aの幅の比は、出射面62上を入射面61あるいは入射面65側から導光板6の中央部に向かうにつれて、次第に大きくなる。
図32は、導光板6を出射面62側から見た平面図である。図32に示すように、出射面62の入射面61に近い領域では、凸部62aの幅に対して平面部62bの幅が広い。しかし第2方向に沿って凸部62aは例えばその幅が漸次広がり、導光板6の中央部では隣り合う凸部62aはほぼ接していて、凸部62a間に平面部62bはほとんど形成されていない。ここで、第2方向に沿った凸部62aの幅の増加の仕方は、連続的に増加していれば線形的でも非線形的でもよく、第2方向の輝度分布をなだらかにする観点から適宜調整する。なお、凸部62aの配列ピッチは100μmに設定されている。
<C−2.輝度分布>
次に、導光板6の輝度分布について説明する。図33は、導光板6の出射面62における輝度分布のシミュレーション結果を示している。この図では輝度の高さを色の濃淡で表し、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図に示すように、表示エリア内で若干の輝度ムラは認められるが、局所的に輝度が高くなるホットスポットは発生していない。
次に、導光板6の輝度分布について説明する。図33は、導光板6の出射面62における輝度分布のシミュレーション結果を示している。この図では輝度の高さを色の濃淡で表し、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図に示すように、表示エリア内で若干の輝度ムラは認められるが、局所的に輝度が高くなるホットスポットは発生していない。
図34は、表示エリア内の光源1近傍における出射面62の第1方向に沿った相対輝度変化を示している。横軸は距離を、縦軸は所定位置の輝度を1とした相対輝度を示している。E1で示すグラフは図33のE1−E1断面の輝度分布を、E2で示すグラフは図33のE2−E2断面の輝度分布を示している。なお、図33のE1−E1断面は表示エリア端部から約2.5mmの位置にあり、E2−E2断面は表示エリア端部から約10mmの位置にある。図より、E1−E1断面では輝度変化が±1割程度あるものの、E2−E2断面では輝度ムラが殆ど認められないことが分かる。
図35は、出射面62の第2方向に沿った輝度変化を示している。横軸は表示エリア左端からの距離を、縦軸は輝度を示している。図35中、E3で示すグラフは図33の光源対応領域であるE3−E3断面の輝度分布を示し、E4で示すグラフは図33の光源間対応領域であるE4−E4断面の輝度分布を示している。なお、図35は入射面61から導光板中央部近傍までの輝度分布を示しており、入射面65側の輝度分布は示していない。図より、E3−E3断面、E4−E4断面共に、入射面61側から導光板中央に向かって輝度がなだらかに増加していることが分かる。なお、導光板6は導光板中央部を軸に左右対称構造であるため、入射面65近傍の輝度分布は入射面61近傍の輝度分布と同等である。
以上の結果を総合して、第1方向および第2方向共に、輝度変化の少ない輝度分布が得られた。
<C−3.効果>
本実施の形態のバックライトでは、導光板6の両端面が入射面61,65となり、出射面62上を入射面61側から入射面65側まで筋状の突起(凸部62a)が形成される。入射面61,65に近い位置でホットスポットが発生しやすいため、当該領域では凸部62aの幅を小さくする。また、最も入射面61,65から離れた導光板中央部では凸部62aの幅を最も大きくする。よって、ホットスポットを抑制しつつ、第2方向の輝度分布がなだらかになる。
本実施の形態のバックライトでは、導光板6の両端面が入射面61,65となり、出射面62上を入射面61側から入射面65側まで筋状の突起(凸部62a)が形成される。入射面61,65に近い位置でホットスポットが発生しやすいため、当該領域では凸部62aの幅を小さくする。また、最も入射面61,65から離れた導光板中央部では凸部62aの幅を最も大きくする。よって、ホットスポットを抑制しつつ、第2方向の輝度分布がなだらかになる。
(D.実施の形態4)
<D−1.構成>
図36は、実施の形態4のバックライトを示す分解斜視図である。以下の図面では、実施の形態3の構成要素と同じ機能を有する構成要素に同じ参照符号を付す。実施の形態4のバックライトは、複数の点状の光源1と、導光板7と、反射シート3とを備えている。実施の形態4のバックライトは、導光板7の出射面の形状を除いて実施の形態3のバックライトと同様である。そのため、以下には導光板7の構成について説明する。
<D−1.構成>
図36は、実施の形態4のバックライトを示す分解斜視図である。以下の図面では、実施の形態3の構成要素と同じ機能を有する構成要素に同じ参照符号を付す。実施の形態4のバックライトは、複数の点状の光源1と、導光板7と、反射シート3とを備えている。実施の形態4のバックライトは、導光板7の出射面の形状を除いて実施の形態3のバックライトと同様である。そのため、以下には導光板7の構成について説明する。
導光板7は、入射面71と、入射面71に対向する入射面75と、出射面72と、出射面72に対向する底面73と、側面74とを備えている。出射面72を除く各面の構成は実施の形態3における導光板6の対応する各面と同様であるため、説明を省略する。
図37は、図36に示す領域Iの拡大図である。この図は、出射面72の光源対応領域の形状を示している。出射面72の光源対応領域は、実施の形態3の導光板6の出射面62と同様の形状を有している。すなわち図37に示すように、入射面71と平行な断面が三角形状である凸部72aが繰り返し形成されている。隣接する凸部72a間は平面部72bとなる。凸部72aは、出射面72の入射面71側から入射面75側に亘って入射面71,75と垂直な第2方向に伸びる筋状の突起であり、第1方向に沿った配列ピッチは一定で100μとする。また、平面部72bの幅に対する凸部72aの幅の比は、出射面72上を入射面71あるいは入射面75から導光板中央部に向かうにつれて、次第に大きくなる。
図38は、図36に示す領域Jの拡大図である。この図は、出射面72の光源間対応領域の形状を示している。光源間対応領域でも凸部72aが形成されるが、光源対応領域とは違って凸部72aが隙間無く形成され、平面部72bは存在しない。光源間対応領域における凸部72aの配列ピッチは、光源対応領域における凸部72aの配列ピッチと共通である。また、光源間対応領域における凸部72aの幅は、入射面71側から入射面75側まで一定である。
図39は、導光板7を出射面72側から見た平面図である。図39に示すように、光源対応領域のうち入射面71あるいは入射面75に近い領域では、凸部72aの幅に対して平面部72bの幅が広い。しかし、入射面71あるいは入射面75から第2方向に沿って光源1から遠ざかるにつれ、凸部72aは例えば幅が徐々に広がる。導光板中央部では、隣接する凸部72aはほぼ接しており、凸部72a間に平面部72bはほとんど形成されない。ここで第2方向に沿った凸部72aの幅の増加の仕方は、連続的に増加していれば線形的でも非線形的でも良く、第2方向の輝度分布をなだらかにする観点から適宜調整する。
一方、光源間対応領域では、入射面71側から入射面75側に至るまで凸部72aの幅は均一である。また、凸部72aは隙間無く配列されており隣接する凸部72a間に平面部は形成されない。ここで、凸部72aの配列ピッチは出射面72の全領域に亘って100μmに設定している。
<D−2.輝度分布>
次に、導光板7の輝度分布について説明する。図40は、導光板7の表示エリア内の光源1近傍における出射面72の第1方向に沿った相対輝度を示している。F1で示すグラフは表示エリア左端から約2.5mmの位置における第1方向の輝度分布を、F2で示すグラフは表示エリア端部から約10mmの位置における第1方向の輝度分布を示している。図より、入射面71に沿った第1方向の輝度変化は±1割以下であり、良好な輝度特性が得られていることが分かる。
次に、導光板7の輝度分布について説明する。図40は、導光板7の表示エリア内の光源1近傍における出射面72の第1方向に沿った相対輝度を示している。F1で示すグラフは表示エリア左端から約2.5mmの位置における第1方向の輝度分布を、F2で示すグラフは表示エリア端部から約10mmの位置における第1方向の輝度分布を示している。図より、入射面71に沿った第1方向の輝度変化は±1割以下であり、良好な輝度特性が得られていることが分かる。
図41は、出射面72の第2方向に沿った輝度変化を示している。横軸は表示エリア左端からの距離を、縦軸は輝度を示している。なお、入射面71から導光板中央部近傍までの輝度分布を示しており、入射面75側の輝度分布を示すものではない。しかし、導光板7は導光板中央部を軸に左右対称な構造であるため、入射面75近傍の輝度分布は入射面71近傍の輝度分布と同等である。図中、F3で示すグラフは光源対応領域の第2方向に沿った断面(図33のE3に対応)の輝度分布を示している。また、F4で示すグラフは、光源間対応領域の第2方向に沿った断面(図33のE4に対応)の輝度分布を示している。図より、光源対応領域、光源間対応領域共に、第2方向では入射面71側から導光板中央に向かってなだらかに輝度が増加していることが分かる。
以上の結果を総合して、第1方向および第2方向共に、輝度変化の少ない輝度分布が得られた。
<D−3.効果>
本実施の形態のバックライトでは、導光板7の両端面が入射面71,75となり、出射面72上に入射面71側から入射面75側まで筋状の突起(凸部72a)が形成される。入射面71,75に近い位置でホットスポットが発生しやすいため、当該領域では凸部72aの幅を小さくする。また、最も入射面71,75から離れた導光板中央部では凸部72aの幅を最も大きくする。よって、ホットスポットを抑制しつつ、第2方向の輝度分布がなだらかになる。
本実施の形態のバックライトでは、導光板7の両端面が入射面71,75となり、出射面72上に入射面71側から入射面75側まで筋状の突起(凸部72a)が形成される。入射面71,75に近い位置でホットスポットが発生しやすいため、当該領域では凸部72aの幅を小さくする。また、最も入射面71,75から離れた導光板中央部では凸部72aの幅を最も大きくする。よって、ホットスポットを抑制しつつ、第2方向の輝度分布がなだらかになる。
また、導光板7の出射面72の光源間対応領域では隙間無く凸部72a(突起)が形成され、かつその幅は入射面71側から入射面75側に亘って一定に形成される。そのため、入射面71,75に近い領域では光源対応領域よりも光源間対応領域での集光効果が高くなるので、両領域での輝度の差が緩和され、すなわち第1方向の輝度ムラが抑制される。
(E.実施の形態5)
<E−1.構成>
図42は、実施の形態5のバックライトにおける導光板8の光源対応領域を示す斜視図である。導光板8は、入射面81と、入射面81の対向面85と、入射面81に垂直な出射面82と、出射面82に対向する底面83と、側面84とを備えている。実施の形態5のバックライトの基本的形状は、実施の形態2のバックライトと同様である。
<E−1.構成>
図42は、実施の形態5のバックライトにおける導光板8の光源対応領域を示す斜視図である。導光板8は、入射面81と、入射面81の対向面85と、入射面81に垂直な出射面82と、出射面82に対向する底面83と、側面84とを備えている。実施の形態5のバックライトの基本的形状は、実施の形態2のバックライトと同様である。
出射面82の光源対応領域には、第1方向断面が三角形状の凸部82aが繰り返し形成される。隣接する凸部82aの間の領域は平面部82bとなる。凸部82aは、出射面82の入射面81側から対向面85側に亘って入射面81と垂直な第2方向に伸びる筋状の突起であり、第1方向に沿った配列ピッチは一定で100μmとする。また、平面部82bの幅に対する凸部82aの幅の比は、出射面82上を入射面81側から第2方向に向かうにつれて次第に大きくなり、対向面85側で最大になる。
図43は、図42に示す領域Kの拡大断面図であり、入射面81近傍に形成された凸部82aの、入射面81の長手方向(第1方向)断面図を示している。また、図44は、図42に示す領域Lの拡大断面図であり、対向面85近傍に形成された凸部82aの、第1方向断面図を示している。図44に示すように、凸部82aは対向面85側では入射面81側よりも幅が大きく形成されるが、第1方向断面形状が相似形を保ったまま、高さを大きくすることによって幅を広く形成している。すなわち、入射面81から第2方向に離れるに従って、凸部82aは頂点角度を変えることなく高さが高くなり、対向面85側では、凸部82a間に平面部82bがほとんど形成されない程度に凸部82aは高く形成される。
図45は、光源対応領域における入射面81からの距離に応じた凸部82aの高さを示した図である。凸部82aの高さは入射面81に近い領域で5μm程度、入射面81から離れた領域では50μm程度で一定となっている。凸部82aの高さの変化は連続的であればよく、図45に示す特性に限るものではない。
なお、出射面82の光源間対応領域では、凸部82aは実施の形態2の導光板におけると同様に、隙間無く第2方向に一定の幅で形成される。凸部82aの高さは約50μmで第2方向に亘って一定に形成される。
<E−2.輝度分布>
図46は、図45に示す条件で凸部82aを形成した場合の、表示エリア内の光源1近傍における出射面82の第1方向に沿った相対輝度変化を示している。横軸は距離を、縦軸は所定位置の輝度を1とした相対輝度を示している。図中、G1,G2で示すグラフは、それぞれ図23に示した実施の形態2の導光板5におけるD1−D1断面、D2−D2断面に対応する、導光板8の断面(G1−G1断面、G2−G2断面)の輝度分布を示す。図より、いずれの断面においても輝度変化は±5%以下と小さいことが分かる。
図46は、図45に示す条件で凸部82aを形成した場合の、表示エリア内の光源1近傍における出射面82の第1方向に沿った相対輝度変化を示している。横軸は距離を、縦軸は所定位置の輝度を1とした相対輝度を示している。図中、G1,G2で示すグラフは、それぞれ図23に示した実施の形態2の導光板5におけるD1−D1断面、D2−D2断面に対応する、導光板8の断面(G1−G1断面、G2−G2断面)の輝度分布を示す。図より、いずれの断面においても輝度変化は±5%以下と小さいことが分かる。
図47は、出射面82の第2方向に沿った輝度変化を示している。横軸は表示エリア左端からの距離を、縦軸は輝度を示している。図中、G3,G4で示すグラフは、それぞれ図23に示した実施の形態2の導光板5におけるD3−D3断面、D4−D4断面に対応する導光板8の断面(G3−G3断面、G4−G4断面)の輝度分布を示す。図より、いずれの断面においても輝度変化はなだらかであることが分かる。以上により、実施の形態5のバックライトは第1方向、第2方向共に輝度変化が小さく、表示品位が良好であるといえる。
一般的に、導光板の成形は金型を用いた射出成形によることが多く、上述の凸部82aのような微細構造は、切削バイトを用いて金型を切削加工することにより形成される。異なる形状の微細構造を形成するときは種類の異なる切削バイトを順次交換して加工する場合がある。しかし、実施の形態5の導光板8では、凸部82aの第1方向断面形状が第2方向に沿って相似関係を保つため、1種類の切削バイトのみを利用し、図45に示した凸部82aの高さに合わせて切削深さを変化させることにより、一度の工程で凸部82aを形成することが可能である。
なお、本実施の形態では、実施の形態2のバックライトの構成において、導光板出射面の凸部の第1方向断面形状を相似関係を保って変化させることについて説明した。しかし、実施の形態1,3,4のバックライトに対しても本実施の形態は適用される。
<E−3.効果>
本実施の形態のバックライトにおいて、導光板8の出射面82に形成される凸部82aは、入射面81に平行な断面(第1方向断面)が、入射面81から離れるにつれて相似形を保って大きくなるように形成される。そのため、金型を用いた射出成形により導光板8を形成する場合には、切削深さを変化させることにより、1種類の切削バイトを用いた一度の工程で凸部82aを形成することができ、製造コストを抑えることが出来る。
本実施の形態のバックライトにおいて、導光板8の出射面82に形成される凸部82aは、入射面81に平行な断面(第1方向断面)が、入射面81から離れるにつれて相似形を保って大きくなるように形成される。そのため、金型を用いた射出成形により導光板8を形成する場合には、切削深さを変化させることにより、1種類の切削バイトを用いた一度の工程で凸部82aを形成することができ、製造コストを抑えることが出来る。
(F.実施の形態6)
<F−1.構成>
実施の形態6のバックライトは、実施の形態5のバックライトの構成において、導光板の出射面上に形成される凸部の頂点に曲率を持たせたものである。
<F−1.構成>
実施の形態6のバックライトは、実施の形態5のバックライトの構成において、導光板の出射面上に形成される凸部の頂点に曲率を持たせたものである。
図48は、実施の形態6のバックライトにおける導光板9の光源対応領域を示す斜視図である。導光板9は、入射面91と、入射面91の対向面95と、入射面91に垂直な出射面92と、出射面92に対向する底面93と、側面94とを備えている。実施の形態6のバックライトのうち、出射面92に形成された凸部92a以外の構成は、実施の形態5のバックライトと同様であるので、説明を省略する。
出射面92の光源対応領域には、第1方向断面が略三角形状の凸部92aが繰り返し形成される。隣接する凸部92aの間の領域は平面部92bとなる。凸部92aは、出射面92の入射面91側から対向面95側に亘って入射面91と垂直な第2方向に伸びる筋状の突起であり、第1方向に沿った配列ピッチは一定で100μmとする。また、平面部92bの幅に対する凸部92aの幅の比は、出射面92上を入射面91側から第2方向に向かうにつれて次第に大きくなり、対向面95側で最大になる。
図49は、図48に示す領域Mの拡大断面図であり、入射面91近傍に形成された凸部92aの、入射面91の長手方向(第1方向)断面図を示している。また、図50は、図48に示す領域Nの拡大断面図であり、対向面95近傍に形成された凸部92aの、第1方向断面図を示している。凸部92aは対向面95側では入射面91側よりも幅が大きく形成されるが、第1方向断面形状が相似形を保ったまま、高さを大きくすることによって幅を広く形成している。すなわち、入射面91から第2方向に離れるに従って、凸部92aは頂点角度を変えることなく高さが高くなり、対向面95側では、凸部92a間に平面部92bがほとんど形成されない程度に凸部92aは高く形成される。
さらに、凸部92aは第1方向断面の略三角形状の先端に15μmの曲率半径を有している。入射面91近傍では凸部92aが低く形成されるので、図49に示すように凸部92aの先端部の曲面だけが出射面92上に出現することになり、凸部92aによる集光効果は小さいものとなる。一方、入射面91から離れるにつれて、凸部92aは、第1方向の断面形状を相似形に維持したまま、その高さが高くなる(図50)。従って、凸部92aの内表面積のうち、集光効果を有する斜面の占める割合が先端の曲面よりも大きくなる。そのため、凸部92aによる集光効果は大きいものとなる。すなわち、ホットスポットが発生し易い入射面91近傍の集光効果を実施の形態5よりも抑制することが可能となる。
なお、出射面92の光源間対応領域では、凸部92aは実施の形態2の導光板におけると同様に、隙間無く第2方向に一定の幅で形成される。凸部92aの高さは約50μmで、先端に15μmの曲率半径を有し、第2方向に亘って一定に形成される。
<F−2.輝度分布>
図51は、導光板9の出射面92における輝度分布のシミュレーション結果を示している。この図では輝度の高さを色の濃淡で表し、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図に示すように、表示エリア内ではかなり均一な輝度分布が得られ、輝度ムラはほとんど発生していない。
図51は、導光板9の出射面92における輝度分布のシミュレーション結果を示している。この図では輝度の高さを色の濃淡で表し、色が濃いほど輝度が高いことを示している。図に示すように、表示エリア内ではかなり均一な輝度分布が得られ、輝度ムラはほとんど発生していない。
図52は、表示エリア内の光源1近傍における出射面92の第1方向に沿った相対輝度変化を示している。横軸は距離を、縦軸は所定位置の輝度を1とした相対輝度を示している。H1で示すグラフは図51のH1−H1断面の輝度分布を、H2で示すグラフは図51のH2−H2断面の輝度分布を示している。図によれば、第1方向の輝度変化はH1−H1断面、H2−H2断面共に±5%以下と非常に小さい。
図53は、出射面92の第2方向に沿った輝度変化を示している。横軸は表示エリア左端からの距離を、縦軸は輝度を示している。図53中、H3で示すグラフは図51のH3−H3断面の輝度分布を示し、H4で示すグラフは図51のH4−H4断面の輝度分布を示している。図より、第2方向の輝度変化は非常になだらかである。
以上の結果を総合すると、実施の形態6のバックライトは第1方向、第2方向共に輝度変化がなだらかで、表示品位が良好であることが分かる。
また、実施の形態5と同様に凸部92aは断面形状の相似関係を保つため、導光板9の加工が容易である。すなわち、導光板9の金型加工時に、先端部に曲率を有する切削バイト1種類を用いて、切削深さを変化させながら1度の工程で凸部92aを形成することが出来る。
<F−3.効果>
本実施の形態のバックライトでは、導光板9の出射面92上を第2方向に延在して凸部92aが形成される。凸部92aは、入射面91側から対向面95側にかけて、第1方向断面形状の相似形を保ったまま、その幅が大きくなるように形成される。また、凸部92aの第1方向断面形状は略三角形であって、その先端は所定の曲率を有する。そのため、凸部92aの先端が曲率を有さない場合と比較して、入射面91側でさらに集光効果を抑制することが可能であるため、入射面近傍の輝度ムラを抑制することが可能となる。
本実施の形態のバックライトでは、導光板9の出射面92上を第2方向に延在して凸部92aが形成される。凸部92aは、入射面91側から対向面95側にかけて、第1方向断面形状の相似形を保ったまま、その幅が大きくなるように形成される。また、凸部92aの第1方向断面形状は略三角形であって、その先端は所定の曲率を有する。そのため、凸部92aの先端が曲率を有さない場合と比較して、入射面91側でさらに集光効果を抑制することが可能であるため、入射面近傍の輝度ムラを抑制することが可能となる。
(G.実施の形態7)
図54は、実施の形態7の液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。当該液晶表示装置は、実施の形態1のバックライトと、液晶パネル4を備える。液晶パネル4は、導光板2の出射面22に対向して配置される。実施の形態1のバックライトは、第1方向、第2方向共に輝度分布がなだらかであるので、当該バックライトを液晶パネル4に搭載することによって、表示品位の良好な液晶表示装置となる。
図54は、実施の形態7の液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。当該液晶表示装置は、実施の形態1のバックライトと、液晶パネル4を備える。液晶パネル4は、導光板2の出射面22に対向して配置される。実施の形態1のバックライトは、第1方向、第2方向共に輝度分布がなだらかであるので、当該バックライトを液晶パネル4に搭載することによって、表示品位の良好な液晶表示装置となる。
また、カーナビゲーション用途に用いる場合は、導光板2と液晶パネル4の間に視野角調整フィルム等を設け、第1方向に広がって放射される光をカットすることにより、さらに表示品位を高めることが可能である。
なお、上記には実施の形態1のバックライトを用いた液晶表示装置について説明したが、実施の形態2〜6のいずれのバックライトを用いても、表示品位の良好な液晶表示装置となる。
1 光源、2,5,6,7,8,9,11,12 導光板、21,51,61,71,81,91 入射面、22,52,62,72,82,92 出射面、22a,52a,62a,72a,82a,92a 凸部、25,55,85,95 対向面。
Claims (7)
- 複数の点状の光源と、
前記光源からの入射光を面状光として出射する導光板とを備える、エッジライト方式のバックライトであって、
前記導光板は、
前記光源に対向し、前記照明光が入射される入射面と、
前記入射面に垂直で、前記入射面に入射した前記照明光を出射する出射面とを有し、
前記出射面には、前記入射面に垂直な方向に延在し、前記入射面に平行な断面が略三角形状である複数の筋状の突起が繰り返し形成され、
前記突起の幅は、少なくとも前記光源と対応する位置では、前記入射面から離れるに従い連続的に大きくなることを特徴とする、
バックライト。 - 前記入射面は前記導光板の第1の端面であり、
前記突起の幅は、前記導光板の前記第1の端面に対向する第2の端面の側で最も大きい、
請求項1に記載のバックライト。 - 前記入射面は前記導光板の第1の端面及び前記第1の端面に対向する第2の端面であり、
前記突起の幅は前記第1、第2の端面の中間で最も大きい、
請求項1に記載のバックライト。 - 前記突起は、前記光源間に対応する位置において隙間無く形成され、かつその幅が前記導光板の両端面に亘って一定である、
請求項1〜3のいずれかに記載のバックライト。 - 前記突起の前記入射面に平行な断面は、前記入射面から離れるにつれて相似形を保って大きくなる、
請求項1〜4のいずれかに記載のバックライト。 - 前記突起の先端は所定の曲率を有する、
請求項5に記載のバックライト。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のバックライトと、
前記バックライトの前記出射面からの光を受ける液晶パネルとを備える、
液晶表示装置。
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-
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- 2012-01-12 JP JP2012004043A patent/JP2013143326A/ja active Pending
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