JP4707033B2 - 導光板 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置や照明装置などの面発光を利用する装置に使用される導光板と当該導光板を用いる光の導出方法に関する。

液晶表示装置などの薄型ディスプレイは、陰極線管などのディスプレイに比べて、厚みを薄くでき、しかも軽量にすることができるという利点があり、このような特徴を最大限に活用するためには、高輝度の面分布をなす光を液晶表示装置の液晶部を透過するように射出するための装置が必要とされ、通常液晶表示装置の液晶部の背面側には、バックライト装置部が配設される。

一般にバックライト装置部には光源が含まれるが、ディスプレイを薄型にするために、側部にＬＥＤ（発光ダイオード）や冷陰極管などを配置することが行われている。このようなＬＥＤや冷陰極管から射出された光は導光板と称される側面から導入された光を主面側に導く透明基板を利用して面光源化され、液晶表示装置の液晶部を透過して行く。通常、液晶部の反対側となる導光板の背面側には反射板などが配置され、また、均一性が維持される面分布光源となるように導光板の射出側面には液晶部との間に拡散シートやプリズムシートなどが配設される。

導光板の背面側である光反射面には、光を散乱させるための反射ドットを設ける構成の導光板が知られており（例えば、特許文献１参照。）、このような導光板を用いることで光の反射面での反射率を高くすると共に、面内の不均一さを緩和させることが可能である。また、導光板の他の例として、反射面に複数の輝度強化凹部と呼ばれる四角錐形状の反射領域が形成される例も知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００３−２１５３５１号公報 特開２００３−４３２６５号公報

ところが、導光板を設けたり、導光板の一部に複数の反射ドットや輝度強化凹部を設ける技術では、その反射ドットや輝度強化凹部の周囲での狭い範囲での輝度の向上を図ることが可能であるが、さらに広い領域での輝度の面内の均一さを作り出すには十分ではなく、光射出面から射出される光量も全体的に不足してしまうと言う問題が生じている。

また、反射ドットや輝度強化凹部は、アクリル樹脂板などの透明樹脂基板を加工することで形成されるが、導光板の反射面側により高精細な形状のドットや凹部を形成するには、それぞれ製造上の限界が生じていた。

そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、広い領域で均一な輝度をなし得るような面発光を実現し、且つ製造上も容易に高精細な加工が実現される導光板を提供することを目的とする。また、本発明はこのような導光板を用いた光の導出方法を提供することを目的とする。

本発明の導光板は、側面の少なくとも１面から入射された光を反射面に対向した光射出面から面光源分布の光として取り出すことが可能な導光板において、前記反射面に、複数の凹部がマトリクス状に形成され、且つ、中央部分ではつや消しの度合いが強く、周辺部分ではつや消しの度合いが弱くなるようにつや消し加工されたつや消し面が前記複数の凹部と重ならないように格子状に形成されていることを特徴とする。このような導光板を用いることで、反射面での光反射をランダムな反射にすることができ、より均一な面光源を作り出すことが可能である。

また、本発明の光の導出方法においては、複数の凹部がマトリクス状に形成され、且つ、中央部分ではつや消しの度合いが強く、周辺部分ではつや消しの度合いが弱くなるようにつや消し加工されたつや消し面が前記複数の凹部と重ならないように格子状に形成された導光板の反射面により、側面の少なくとも１面から入射された光を前記反射面に対向した光射出面から面光源分布となる光として取り出すことを特徴とする。このような方法で光の導出を行うことで、光反射効率を高くすることができ、液晶表示装置などの輝度を向上させることができる。

このような反射面がつや消し面となる導光板を用いることで、導光板の光の射出面から射出する光の分布を均一化することができ、液晶表示装置に本発明の導光板を装着した場合に、その液晶面の輝度を上げることができると共に、該輝度の均一化を図ることが実現される。

図１乃至図３を参照しながら、本実施形態の導光板について説明する。図１は、本実施形態の導光板１０を光の反射面側から見た場合の斜視図である。この導光板１０は透明な矩形状の樹脂板であって、例えばポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート（PMMA）などのアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、スチレン・アクリロニトリル樹脂(SAN)、ウレタン樹脂、シクロオレフィン樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂、非晶性フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビニルエステル樹脂などの各種の透明性高分子材料を用いることができ、これらの変性材料や複数の樹脂材料の組み合わせであっても良い。

導光板１０の底面側は反射面１１であり、これら反射面１１には側面から導入された光を射出面側に反射するための複数の凹部１２が一例としてマトリクス状に配設されている。凹部１２は、表面から略四角錐形状に形成されたくさび状の孔であり、凹部１２の形状は円錐や三角錐、六角錐などの他の角錐状でも良い。

本実施形態の導光板においては、導光板１０の反射面１１はその全面がつや消し加工を施されたものとされ、表面が磨りガラスのように半透明な状態とされてつや消し面の光の散乱を生じさせている。この反射面１１に接して若しくは僅かな間隙を有して金属膜などの反射板が配置される。従って、このようなつや消し面を導光板１０の反射面１１に形成することで、反射面１１では全般的な散乱光が生じ、反射面１１の反対面である光射出面１３での光強度を均一化させるのに寄与することになる。

導光板１０の反射面１１にこのようなつや消し面を形成する方法としては、例えば、マット剤やマットインクの塗布、サンドブラスト加工、つや消し加工されたフィルムの貼り合わせ、放電加工、エッチング、ラッピング、或いはこれらの組み合わせからなる加工法などにより、つや消し面（マット加工面）を形成することができる。塗布による場合では、スクリーン印刷などの手法によりマット剤入りの塗料を塗り、ＵＶ照射などによってキュアさせるようにしても良い。また、既にマット加工された透明フィルムを導光板１０の反射面１１に貼り合わせるようにすることもでき、この場合には比較的に安価につや消し面を導光板に形成することができる。

導光板１０の反射面１１に形成されるつや消し面は、全面に形成されていても良く、反射面１１の一部に形成されるものとしても良い。反射面１１の一部に形成される場合、例えば、マトリクス状に配列される凹部１２の間の領域に格子状のパターンになるようにつや消し面を形成するようにしても良く、点在するようなパターンであっても良い。また、つや消しの度合いは必ずしも均一でなくとも良く、例えば中央部分ではつや消しの度合いが強く、周辺部分ではつや消しの度合いが弱いようなパターンであっても良い。

また、本実施形態の導光板１０では、つや消し面を導光板１０の反射面１１に形成するものとしているが、例えば導光板１０の光が導入されない側面や、光導出面につや消し面を形成することも可能であり、反射面１１と同様に、マット剤やマットインクの塗布、サンドブラスト加工、つや消し加工されたフィルムの貼り合わせ、放電加工、エッチング、ラッピング、或いはこれらの組み合わせからなる加工法などにより、つや消し面（マット加工面）を形成することができる。

図２は本実施形態の導光板１０を液晶ユニットに組み込んだ場合の図であり、反射板２１の上で液晶部２３の背面側に導光板１０が配置される。導光板１０の１つの側面にはＬＥＤアレイ部２２が形成されており、このＬＥＤアレイ部２２に配設される各ＬＥＤ素子から導光板１０の側面に当該ＬＥＤ素子で発光した光が入射し、導光板１０の内部で光が進行するうち、反射面１１に複数設けられた凹部１２で液晶パネルの正面側に反射される。ＬＥＤアレイ部２２で発光した光の一部は、反射面１１及びその反射面１１に対向する反射板２１の各面で液晶ユニットの正面側に反射される。これらの反射面１１及び反射板２１の各面で液晶ユニットの正面側に反射される光は、つや消し加工の施された反射面１１で散乱するように反射若しくは屈折され、その結果、当該導光板１０から射出される光の面強度分布を均一化するようにすることができる。

図３はこのような凹部の一例を拡大して示す断面図である。アクリル樹脂板３０の底面には複数の凹部３１が形成されている。それぞれの凹部３１はアクリル樹脂板３０の端面から入射した光を当該アクリル樹脂板３０の表面側に反射するための孔であり、本実施形態においては、略四角錐の形状を有した孔とされる。各凹部３１の周辺部には、アクリル樹脂板３０の背面から突出するように形成された突出部である周辺突条部３２が設けられている。

この周辺突条部３２は、凹部３１を形成する際に、熱ロール若しくは熱プレートの表面に形成されたピラミッド状の突起をアクリル樹脂板３０の背面に加圧した際に隆起してなる部分であり、一旦その加圧時に熱で溶融し冷却して各凹部３１の周辺部で固まった部分である。この周辺突条部３２によって、アクリル樹脂板３０の背面の面内方向に進行する光が拡散され、凹部３１の周囲での光取り出し効率を改善する。各凹部３１は、所要の傾斜面を有していることから、アクリル樹脂板３０の端面から入射した光を効率良く、アクリル樹脂板３０の表面側に反射しているが、端面からの入射光と共に凹部３１内の乱反射などでアクリル樹脂板３０の背面の面内方向に進行する光なども有効に周辺突条部３２によってアクリル樹脂板３０の表面側に反射されることになる。

上述のように、本実施形態の導光板では、導光板１０の反射面側につや消し面を形成する構造を有しており、そのつや消し面に対向する位置に反射板を配設する構造としているが、例えば反射用のフィルムとつや消し用のフィルムを貼り合わせた複合フィルムを反射面側に貼り合わせるようにしても良く、つや消しフィルムの貼り合わせと部分的なつや消し塗料の塗布を組み合わせるようにして良い。また、比較的に大画面の液晶表示装置を製造する場合には、複数の導光板を並べるように配置することも可能であり、この場合に共通のつや消しフィルムなどを使用することも可能である。また、光導出面側で光反射用に凹部に対応する領域をつや消し加工を施したものとすることも可能である。

本発明の一実施形態にかかる導光板を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる導光板を用いた液晶表示装置を分解して示す模式的な斜視図である。 本発明の導光板の一例の要部拡大断面図である。

符号の説明

１０、３０ 導光板
１１ 反射面
１２ 凹部
１３ 光射出面
２１ 反射板
２２ ＬＥＤアレイ部
２３ 液晶部
３０ アクリル樹脂板
３１ 凹部
３２ 周辺突条部

Claims (5)

1. 側面の少なくとも１面から入射された光を反射面に対向した光射出面から面光源分布の光として取り出すことが可能な導光板において、
   前記反射面に、
   複数の凹部がマトリクス状に形成され、
   且つ、中央部分ではつや消しの度合いが強く、周辺部分ではつや消しの度合いが弱くなるようにつや消し加工されたつや消し面が前記複数の凹部と重ならないように格子状に形成されていること
   を特徴とする導光板。
2. 前記凹部の周囲に、前記反射面から突出した突出部が形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の導光板。
3. 前記導光板は熱加工装置若しくは高周波加工装置により加工可能とされる透明な樹脂材料により形成されること
   を特徴とする請求項１記載の導光板。
4. 前記つや消し加工は、マット剤の塗布、サンドブラスト加工、つや消し加工されたフィルムの貼り合わせ、放電加工、エッチング、ラッピング、或いはこれらの組み合わせからなる加工法により行われること
   を特徴とする請求項１記載の導光板。
5. 複数の凹部がマトリクス状に形成され、且つ、中央部分ではつや消しの度合いが強く、周辺部分ではつや消しの度合いが弱くなるようにつや消し加工されたつや消し面が前記複数の凹部と重ならないように格子状に形成された導光板の反射面により、
   側面の少なくとも１面から入射された光を前記反射面に対向した光射出面から面光源分布となる光として取り出すこと
   を特徴とする光の導出方法。