JP4309006B2 - バックライト用導光板及びバックライト - Google Patents

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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】
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】
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】
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】
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】
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】
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】
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】
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】
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】
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】
Figure 0004309006
【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 (5)

  1. 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。
  2. 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記載のバックライト用導光板。
  3. 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記載のバックライト用導光板。
  4. 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記載のバックライト用導光板。
  5. 請求項1乃至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。
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