JP4309006B2

JP4309006B2 - バックライト用導光板及びバックライト

Info

Publication number: JP4309006B2
Application number: JP2000013530A
Authority: JP
Inventors: 広典下西
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: JP2001202813A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイのような表示装置に用いられるエッジライト方式の導光板及び該導光板を備えるバックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶テレビジョン，パーソナルコンピュータ等の液晶表示装置用のバックライトはエッジライト方式が多く用いられている。エッジライト方式とは、バックライトが備える導光板の入光端面から導入された光が出光面から面発光し、上方に配された液晶表示装置を照射する方式である。光源には線状光源が多く用いられ、線状光源は導光板の入光端面に対向配置される。
【０００３】
図６は従来のエッジライト方式の導光板の形状を示す部分斜視図であり、線状光源と共に示している。図に示すように、導光板１０はアクリル樹脂製の楔形状板であり、上面（出光面）３と下面（反射面）２とが非平行に形成されている。導光板１０の４つの端面は、厚肉側の入光端面４，薄肉側の対向端面５及び対向する側端面６，７であり、線状光源１４は入光端面４に対向して配されている。導光板１０の反射面２には、断面形状が略二等辺三角形の凸条２１，２１…が全領域にわたり複数平行に設けられてプリズム面が形成されており、その稜線方向は線状光源１４の長手方向と略直交する方向、即ち入光端面４の長手方向と略直交する方向である。一方、導光板１０の出光面３には凹凸を有するシボ加工が施されており、出光輝度を高めている。なお、導光板１０の反射面２にはプリズムの替わりにレンチキュラーが形成されている場合もある。
【０００４】
導光板１０の反射面２側には反射板（図示せず）が重ねられており、出光面３側にはプリズムシート（図示せず）が重ねられ、その上に保護シート（図示せず）が重ねられてバックライトが構成される。プリズムシートは、導光板１０を向く面に断面形状が略二等辺三角形の凸条が複数平行に設けられており、その稜線方向は入光端面４の長手方向と略平行、即ち、導光板１０の凸条の稜線方向と略直交するように配されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバックライトは、線状光源１４からの照射光が導入板１０の入光端面４から導入され、反射面２及び反射板で反射されて一部が出光面３から出光する。出光せずに導光板１０内を進んだ導入光は対向端面５で反射し、導光板１０内を往復しつつ出光面３から出光する。このように、導光板１０に導入された光は反射及び屈折を繰り返して出光面３から出光し、出光された光はプリズムシートで集光されて上方に配された対象物を照射するようになっている。上述した構成のバックライトでは導光板１０の反射面２にプリズム又はレンチキュラーを形成してあるので導光板１０に導入された光の集光効率が高く、高輝度の出光を実現できる。
【０００６】
しかしながらこのタイプのバックライトにあっては、出光面３の線状光源１４から遠い領域、特に出光面３の両隅領域には角から中心に向けて周りよりも明るくなる、所謂、差込み輝線が生じるという問題があった。これは、対向端面５近傍は導入端面４よりも薄肉であり、導入光の対向端面５での反射に加えて側端面６，７での反射の影響を受けるためであると考えられる。差込み輝線の解決策として、側端面６，７の対向端面５に近い側に遮光テープを貼付することが考えられるが、貼付位置及び貼付領域のばらつきにより輝度むらが生じるという問題があった。
【０００７】
また、差込み輝線が生じる原因として、導光板１０の対向端面５と側端面６，７とで形成される側縁、即ち角部Ｃ，Ｃが僅かに丸みを有していることが挙げられる。図７は図６の導光板の角部Ｃを拡大して出光面側から見た平面図である。図示した角部Ｃは、導光板１０の対向端面５と側端面６とで形成される角部であり、その丸みの程度は半径Ｒ（以下、丸み半径という）で表される。
【０００８】
導光板１０は金型を使用した射出成形により製造される。導光板の金型は、加工刃を使用して金型土台に製品寸法のキャビティを掘削して形成される。このためキャビティの角部には加工刃の径分の丸み半径が必然的に生じる。従ってこのような金型を用いて射出成形された従来の導光板の角部Ｃには、0.15ｍｍ程度の丸み半径が生じている。導光板１０の角部Ｃが丸みを帯びていることにより、導入光の対向端面５及び側端面６，７での反射，屈折が不均一となり、上述したような差込み輝線が生じるという問題があった。また、差込み輝線の幅寸法は角部Ｃの丸み部分の幅Ｗに対応しており、丸み半径Ｒが大きいほど幅Ｗは広いために差し込み輝線は太くなるという問題があった。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、凸条を有する反射面に集光抑制領域を設けることにより、出光面の入光端面から遠い側の両隅領域の輝度不均一を解消できる導光板を提供することを目的とする。また、入光端面の対向面と両側端面とで形成される角部の丸み半径が略零であることにより、出光面の入光端面から遠い側の両隅領域の輝度不均一を解消できる導光板を提供することを目的とする。さらに、反射面に集光抑制領域を設け、且つ、入光端面から遠い側の角部の丸み半径が略零である導光板を提供することを目的とする。さらにまた、上述した夫々の導光板を備えるバックライトを提供することを目的とする。
【００１２】
第１発明に係るバックライト用導光板は、その六面が、出光面と、該出光面に対向する反射面と、入光端面と、該入光端面に対向する対向端面と、相対向する側端面とで構成され、前記入光端面から導入された光が前記対向端面で反射され、前記出光面から出光するバックライト用導光板において、前記対向端面と前記側端面とで形成される各角部の丸み半径が略零であることを特徴とする。
【００１３】
第１発明の導光板にあっては、入光端面の対向端面と側端面とで形成される各角部の丸み半径が略零である。入光端面から導入された光は導光板内を反射，散乱しつつ進み、対向端面で反射されて導光板内を往復する間に出光面から出光される。対向端面での反射の際に、前記丸み半径が大きい場合は光の反射位置及び反射方向が両隅領域で不均一となるためにここに輝線、例えば差込み輝線が生じ易くなるが、丸み半径を略零とすることにより対向端面での光の反射が均一となり、両隅領域の差込み輝線が解消される。なお、角部の丸み半径は零に近いほど輝度不均一が解消され、０．１ｍｍ以下が好ましい。
【００１４】
第２発明に係るバックライト用導光板は、第２発明において、前記反射面は複数の凸条を有し、前記入光端面よりも前記対向端面に近い側に集光抑制領域を有することを特徴とする。
【００１５】
第２発明の導光板にあっては、凸条が形成された反射面の前記対向端面に近い側に集光抑制領域が形成されており、且つ、対向端面と側端面とで形成される各角部の丸み半径が略零である。従って、第１及び第２発明と同様に両隅領域での過集光が解消され、対向端面での光の反射が均一になるので、差込み輝線のような輝度不均一が解消される。
【００１６】
第３発明に係るバックライト用導光板は、第１又は第３発明において、前記集光抑制領域は鏡面であり、前記対向端面に沿って設けてあることを特徴とする。
【００１７】
第３発明のバックライトにあっては、反射面の前記対向端面に沿う領域の前記集光抑制領域は凸条が形成されておらず、鏡面を有している。従って、この領域での集光作用が弱まり、過集光による輝線が抑制される。
【００１８】
第４発明に係るバックライト用導光板は、第１又は第３発明において、前記集光抑制領域は鏡面であり、前記対向端面に近い両隅に設けてあることを特徴とする。
【００１９】
第４発明の導光板にあっては、反射面の前記対向端面に近い両隅領域の前記集光抑制領域は凸条が形成されておらず、鏡面を有している。従って、この領域での集光作用が弱まり、過集光による輝線が抑制される。
【００２０】
第５発明に係るバックライトは、第１発明乃至第５発明のいずれかに記載の導光板の前記入光端面に対向せしめて線状光源を配してあることを特徴とする。
【００２１】
第５発明のバックライトにあっては、導光板の前記対向端面に近い両隅領域の輝線が解消され、出光面の輝度が均一なバックライトが得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１のバックライトの構造を示す斜視図である。図１に示すように、バックライトは、反射板１２，導光板１，プリズムシート１３及び保護シート（図示せず）をこの順で重ねてあり、線状光源１４を導光板１の一端面に対向させて構成されている。図２は本発明の導光板を反射板の側から見た平面図であり、線状光源１４と共に示している。図１及び図２に示すように、アクリル樹脂製の導光板１は平面視が長方形状であり、出光面３と反射面２とが非平行な楔板形状を有している。導光板１の４つの端面は、厚肉側の入光端面４，該入光端面４に対向する薄肉側の対向端面５及び２つの対向する側端面６，７で構成されており、線状光源１４は入光端面４に対向して配されている。
【００２３】
導光板１の反射面２には、対向端面５に近い側で対向端面５に沿う領域に本発明の特徴となる集光抑制領域２２が形成されており、反射面の残りの領域は、略二等辺三角形の断面形状を有する凸条２１，２１…が等ピッチで複数平行に並ぶプリズム面に成形されている。集光抑制領域２２は鏡面を有しており、その範囲は、210 ｍｍ×100 ｍｍ（縦×横寸法）の導光板１の長辺である対向端面５から例えば略２ｍｍまでの領域である。なお、導光板１は射出成形により製造されており、鏡面は射出成形時の状態である。凸条２１，２１…はその稜線方向が入光端面４と略直交する方向に形成されている。また、導光板１の出光面２には出光輝度を高めるためのシボ加工が施されている。
【００２４】
また図１及び図２に示すように、導光板１の対向端面５と両側端面６，７とで形成される角部Ｃ，Ｃは、丸み半径Ｒが略零である。図３は本実施の形態の導光板１を製造するための射出成形機の構造を示す一部破断側面図である。図中、３１は射出成形機であり、固定部３１ｃと該固定部３１ｃに向けて開口するキャビティ３０を有する可動部とが互いの一面を対向せしめて蝶着されている。固定部３１ｃは内部に冷媒を通流せしめる冷却管３９，３９…が形成されている。可動部は、前記キャビティ３０が形成された第１ブロック３１ａと、第１ブロック３１ａに着脱可能に取り付けられ、キャビティ３０の一側壁となる第２ブロック３１ｂとで構成されている。第１ブロック３１ａには、成形された導光板をキャビティ３０の底面３２から剥離させるための突きピン３８，３８が組み込まれている。
【００２５】
図４は第１及び第２ブロックをキャビティの開口側から見た断面図である。図３及び図４に示すように、キャビティ３０は製造すべき導光板１の外形を型取った形状を有しており、その底面３２は反射面２の凸条２１，２１…及び集光抑制領域２２に対応する形状を有している。キャビティ３０の一側壁となる第２ブロック３１ｂを第１ブロック３１ａに取付け、蝶着部分を軸にして回動せしめてこれらを固定部３１ｃに合わせることにより、キャビティ３０は閉鎖される。成形されるべき導光板１の出光面３は固定部３１ｃの面３３に対応し、導光板１の反射面２，入光端面５及び側端面６，７は、夫々、第１ブロック３１ａのキャビティ３０の底面３２，側壁３４及び側壁３６，３７に対応し、導光板１の対向端面４は第２ブロック３１ｂの面３５に対応している。従って、キャビティ３０の側壁３６，３７と第２ブロック３１ｂの面３５とで形成される角部Ｃ，Ｃの丸み半径Ｒは限りなく零に近い。
【００２６】
このような構造の射出成形機のキャビティ３０内に合成樹脂を注入し、冷却硬化させて導光板１を製造する。導光板１をキャビティ３０から取り外す際には、まず可動部及び固定部３１ｃを開放して導光板１の出光面３から固定部３１ｃの面３３を剥離せしめる。次に第２ブロック３１ｂを第１ブロック３１ａから取り外し、このとき第２ブロック３１ｂの面３５が導光板１の対向端面５から剥離される。そして、突きピン３８により第１ブロック３１ａから導光板１の入光端面４，側端面６，７及び反射面２が剥離される。上述した如く、キャビティ３０の側壁３６，３７とで形成される角部Ｃの丸み半径Ｒは限りなく零に近いので、成形された導光板１の各角部Ｃの丸み半径Ｒは実質的に零に形成される。また、反射面２には凸条２１，２１…及び集光抑制領域２２が形成されている。
【００２７】
本実施の形態のバックライトは、以上の如く形成された導光板１の出光面３側にプリズムシート１３が重ねられている。図１に示すように、プリズムシート１３は導光板１を向く面に断面形状が略二等辺三角形の凸条を複数平行に有しており、その稜線方向が入光端面４の長手方向と略平行、即ち、導光板１の凸条２１の稜線方向と略直交するように配されている。なお、プリズムシート１３の凸条と導光板１の凸条２１とは、90°±５°で重なっていれば良い。
【００２８】
以上の如き構成のバックライトは、線状光源１４からの照射光が導入板１の入光端面４から導入され、反射面２及び反射板１２で反射されて一部が出光面３から出光する。出光せずに導光板１内を進んだ導入光は対向端面５で反射し、導光板１内を往復しつつ出光面３から出光する。このように、導光板１に導入された光は反射及び屈折を繰り返して出光面３から出光し、出光された光はプリズムシートで集光されて上方に配された対象物を照射するようになっている。本実施の形態の導光板１は、反射面２の線状光源１４から遠い側の対向端面５に沿う領域に集光抑制領域２２を設けているので、対向端面５の両隅領域では集光作用が弱まり、対向端面５及び側端面６，７での反射による過集光が抑制される。さらに、導光板１は対向端面５と側端面６，７とで形成される各角部Ｃの丸み半径Ｒが略零であるので、対向端面５におけるの光の反射が均一になり、両隅領域の輝度不均一が抑制される。従って、本実施の形態のバックライトは差込み輝線を解消できる。
【００２９】
実施の形態２
実施の形態２の導光板は、導光板の対向端面側の角部Ｃ，Ｃの丸み半径Ｒが実施の形態１と同様に略零に形成されており、反射面の全領域にわたって凸条が設けられて実施の形態１のような集光抑制領域は形成されていない。導光板のその他の構成及びバックライトの構成は実施の形態１と同様である。このような導光板は、角部Ｃの丸み半径Ｒが略零であるので、対向端面におけるの光の反射が均一になり、両隅領域の輝度不均一が抑制される。
【００３０】
実施の形態３
実施の形態３の導光板は、反射面の対向端面に沿う領域に実施の形態１と同様の集光抑制領域が形成されており、対向端面側の角部Ｃ，Ｃの丸み半径Ｒは従来と同様の略0.15ｍｍに形成されている。導光板のその他の構成及びバックライトの構成は実施の形態１と同様である。このような導光板は、反射面の集光抑制領域により対向端面側の両隅領域で集光作用が弱まるので、過集光が解消されて両隅領域の輝度不均一が抑制される。
【００３１】
以上の実施の形態１〜３のバックライトについて、両隅領域の差込み輝線の有無を目視検査し、従来のバックライトと比較した。導光板の寸法は 210ｍｍ× 100ｍｍ（縦×横）、厚みは厚肉側が2.0 ｍｍ，薄肉側が0.6 ｍｍであり、長辺１灯式である。結果は表１に示す。輝線が認識されない場合は‘○’，わずかに認識される場合は‘△’，はっきりと認識される場合は‘×’で示した。
【００３２】
【表１】

【００３３】
表１から判るように、従来例がバックライトの正面及び斜めのいずれの方向から見た場合においても差込み輝線が認識されるのに対して、実施の形態１はいずれの方向から見た場合においても差込み輝線は認識されず、両隅領域の輝度が均一になっていることが判る。また実施の形態２及び実施の形態３については、バックライトの斜め方向から見た場合に僅かに輝線が認識されたが、正面から見た場合は認識されておらず、両隅領域の輝度不均一が抑制されていることが判る。
【００３４】
また実施の形態１及び実施の形態２の導光板について、角部Ｃの丸み半径Ｒを変えて作成し、同様に差込み輝線の有無を目視検査した。その結果、丸み半径Ｒが小さいほど差込み輝線の幅が狭く、明るさが弱くなることが判った。実施の形態１の導光板では、丸み半径Ｒが０．１ｍｍ以下の場合に差込み輝線ははっきりとは認識されなかった。従って、角部Ｃの丸み半径Ｒは好ましくは０．１ｍｍ以下であり、０．１ｍｍを超えた場合は差込み輝線が生じる。
【００３５】
実施の形態４
図５は本発明の実施の形態４の導光板を反射面の側から見た平面図であり、線状光源１４と共に示している。導光板１１の反射面２には、対向端面５に近い側の両隅領域に本発明の特徴となる集光抑制領域２２，２２が夫々形成されており、反射面２の残りの領域は、略二等辺三角形の断面形状を有する凸条２１，２１…が等ピッチで複数平行に並ぶプリズム面に成形されている。集光抑制領域２２は鏡面を有しており、その範囲は対向端面５から例えば略０．１ｍｍ、側端面６，７夫々から０．１ｍｍまでの領域である。なお、鏡面の状態とは導光板１１の射出成形時の状態である。凸条２１，２１…はその稜線方向が入光端面４の辺縁と略直交する方向に形成されている。また、導光板１の出光面２には出光輝度を高めるためのシボ加工が施されている。
【００３６】
また、導光板１１の対向端面５と両側端面６，７とで形成される角部Ｃ，Ｃの丸み半径Ｒは略零である。導光板１１の他の構成及び製造方法並びに導光板１１を備えるバックライトの構成は上述した実施の形態１と同様であり、対応する部分に対応する符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
以上の如き構成のバックライトは、導光板１１に導入された光が反射及び屈折を繰り返して出光面３から出光し、出光された光はプリズムシートで集光されてバックライトの照射光として対象物を照射するようになっている。導光板１１は、反射面２の線状光源１４から遠い側の両隅領域に集光抑制領域２２を設けているのでここでの集光作用は弱まり、対向端面５及び側端面６，７での反射による過集光が抑制される。さらに、導光板１１の角部Ｃの丸み半径Ｒが略零であるので、対向端面５におけるの光の反射が均一になり、両隅領域の輝度不均一が抑制される。従って、実施の形態１と同様に実施の形態２のバックライトは差込み輝線を解消できる。
【００３８】
また、実施の形態４では導光板１１は対向端面５と両側端面６，７とで形成される角部Ｃ，Ｃの丸み半径Ｒを略零に形成しているが、角部Ｃ，Ｃの丸み半径Ｒが従来と同様の略0.15ｍｍであっても、集光抑制領域２２，２２を有していれば対向端面５側の両隅領域の過集光が抑制され、差込み輝線を解消できる。
【００３９】
なお、実施の形態１〜実施の形態４では導光板１，１１の反射面２の凸条は、断面二等辺三角形である場合を例に挙げて説明しているが、これに限るものではなく、例えば断面略半円形のレンチキュラーが形成されていても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、実施の形態１〜実施の形態４では導光板１，１１の集光抑制領域２２が射出成形時のキャビティ３０の底面３２の形状に対応して形成される場合を例に挙げて説明しているが、これに限るものではない。例えば、射出成形により反射面２の全体に凸条２２を形成した後、研磨加工などにより鏡面の集光抑制領域２２を形成しても良い。さらに、実施の形態１〜実施の形態４では集光抑制領域２２は鏡面である場合を説明しているが、鏡面に限るものではない。プリズム又はレンチキュラーによる集光作用が低下するような面加工、例えばシボ面のような凹凸加工が集光抑制領域２２に施してあっても良い。
【００４１】
さらにまた、実施の形態３の導光板は射出成形により形成される場合を例に挙げて説明しているが、これに限るものではなく、例えば切削成形した導光板の反射面にプレス加工などにより凸条及び集光抑制領域を形成してあっても良い。
【００４２】
さらにまた、上述した導光板１，１１の集光抑制領域２２の範囲寸法は一例を示しており、この寸法に限らない。
【００４３】
さらにまた、実施の形態１，２及び４の導光板１，１１を製造するための射出成形機は上述した構造に限らない。導光板の対向端面を形成するためのキャビティ面が導光板の側端面を形成するキャビティ面から離隔可能に構成してあれば、角部の丸み半径を略零に形成できる。
【００４４】
さらにまた、実施の形態１〜実施の形態４のバックライトは、１枚のプリズムシートを導光板上に配した指向性バックライトの場合を説明しているが、これに限るものではなく、出光面にプリズム又はレンチキュラーを形成した導光板を備えてあれば、複数のプリズムシート又は拡散シートを配したバックライトにも適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、導光板の凸条を有する反射面に集光抑制領域を設けてあるので、出光面の入光端面から遠い両隅領域の輝度不均一を解消できる。また、導光板の入光端面の対向面と両側端面とで形成される角部の丸み半径が略零であるので、出光面の入光端面から遠い両隅領域の輝度不均一を解消できる。さらに、導光板の反射面に集光抑制領域を設け、且つ、入光端面から遠い側の角部の丸み半径が略零であるので、両隅領域の輝度不均一をさらに解消できる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１のバックライトの構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の導光板を反射面の側から見た平面図である。
【図３】実施の形態１の導光板を製造するための射出成形機の構造を示す一部破断側面図である。
【図４】図３の第１及び第２ブロックをキャビティの開口側から見た断面図である。
【図５】実施の形態４の導光板を反射面の側から見た平面図である。
【図６】従来のエッジライト方式の導光板の形状を示す部分斜視図である。
【図７】図６の導光板の角部Ｃを拡大して出光面側から見た平面図である。
【符号の説明】
１導光板
２反射面
３出光面
４入光端面
５対向端面
６，７側端面
１４線状光源
２１凸条
２２集光抑制領域
Ｃ角部

Claims

その六面が、出光面と、該出光面に対向する反射面と、入光端面と、該入光端面に対向する対向端面と、相対向する側端面とで構成され、前記入光端面から導入された光が前記対向端面で反射され、前記出光面から出光するバックライト用導光板において、前記対向端面と前記側端面とで形成される各角部の丸み半径が略零であることを特徴とするバックライト用導光板。
前記反射面は複数の凸条を有し、前記入光端面よりも前記対向端面に近い側に集光抑制領域を有する請求項１記載のバックライト用導光板。
前記集光抑制領域は鏡面であり、前記対向端面に沿って設けてある請求項２記載のバックライト用導光板。
前記集光抑制領域は鏡面であり、前記対向端面に近い両隅に設けてある請求項２記載のバックライト用導光板。
請求項１乃至４のいずれかに記載の導光板の前記入光端面に対向せしめて線状光源を配してあることを特徴とするバックライト。