JP4855944B2 - 連結導光板、これを用いる面状照明装置および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
同図に示す面光源装置(バックライトユニット)は、導光板100に蛍光ランプ102を埋め込んだ後、導光板100の背面に反射シート104を配置し、導光板100の出射面に透過光量補正シート106、光拡散板108およびプリズムシート110を積層することで形成される。
導光板100は、略長方形形状を有し、照明光を拡散する微粒子が分散混入された樹脂を用いて形成されている。また、導光板100の上面は平坦になっており、出射面に割り当てられる。さらに、導光板100の背面(出射面と反対側の面)には、蛍光ランプ102を埋め込む断面U字状の溝100aが形成され、導光板100の出射面には、蛍光ランプ102の真上を避けて、照明光の出射を促す光量補正面100bが形成されている。
このように、特許文献1には、微粒子を混入して導光板100を形成すると共に、蛍光ランプ102の真上を除いた出射面の一部または全部に形成した光量補正面100bにより照明光の出射を促すことにより、全体の厚さを薄型化し、かつ出射光の不自然な輝度ムラを低減できることが記載されている。
上記各特許文献に開示された導光板は、液晶表示装置の薄型化、小型軽量化、低消費電力化、低コスト化などのいくつかを図るためのものであるが、いずれもその中央部に1つまたは複数の溝が設けられ、その溝に棒状光源を収納する構成とされ、好ましくは、溝部から端面に向かって板厚が次第に薄くなるように形成されおり、薄型化を達成している。
また、本発明の他の課題は、上記第1の課題に加え、より大サイズの光出射面とすることができる連結導光板を提供することにある。
Y=A0 +A1 ×X+A2 ×X2 +A3 ×X3 +A4 ×X4 +A5 ×X5 +A6 ×X6 +A7 ×X7 +A8 ×X8 +A9 ×X9 +A10 ×X10
−1.3×105≦A0 ≦2.4×105、
−2.0×104≦A1 ≦9.4×104、
−2.6×104≦A2 ≦5.7×104、
−5.5×103≦A3 ≦2.2×103、
−2.1×102≦A4 ≦1.1×102、
−3.7×10≦A5 ≦2.2×10、
−1.4×10≦A6 ≦3.3×10、
−3.6≦A7 ≦1.5、
−7.8×10−2≦A8 ≦3.3×10−2、
−1.2×10−2≦A9 ≦3.2×10−2、
−1.4×10−3≦A10 ≦4.9×10−4
を満たす曲線の一部で表され、前記光入射面から入射して前記光反射面で反射した光が、前記端面を介して隣接する前記導光板に入射して、複数の前記導光板の前記光射出面から出射するように、前記10次の関数式は、前記最大肉厚部とこれに対応する前記端面との間において少なくとも一部が内側に湾曲するように、または、前記原点における傾きが零となるように係数が決定されることを特徴とする連結導光板を提供するものである。
ここで、さらに、前記複数の導光板の前記矩形状光出射面と前記拡散シートとの間に配置されるプリズムシートを有するのが好ましい。
また、更には、棒状の光源が収容される溝に相当する背面部分の断面形状を、光出射面に向かうにしたがって細くしていくことにより、光射出面における照度または輝度のピークを低減することができ、光射出面における照度または輝度をより均一化することができ、光射出面に要求される均一度を達成することができる。
4 液晶表示パネル
6 駆動ユニット
10 液晶表示装置
12 光源
14 拡散シート
16、17、19 プリズムシート
18 導光板
18a 光射出面
18b 背面
18c 端面
18d 厚肉部
18e 薄肉端部
18f 平行溝
18h 一辺
20 リフレクタ
22 反射シート
24 反射板
92 網点パターン
S 対称面
P 交点
これらの図に示すように、液晶表示装置10は、基本的に、バックライトユニット2と、バックライトユニット2の光射出面側に配置される液晶表示パネル4と、それらを駆動するための駆動ユニット6とを有する。バックライトユニット2は、冷陰極管12と、拡散シート14と、プリズムシート16、17と、導光板18と、リフレクタ20と、反射板22とを備える。
−1.3×105≦A0 ≦2.4×105、
−2.0×104≦A1 ≦9.4×104、
−2.6×104≦A2 ≦5.7×104、
−5.5×103≦A3 ≦2.2×103、
−2.1×102≦A4 ≦1.1×102、
−3.7×10≦A5 ≦2.2×10、
−1.4×10≦A6 ≦3.3×10、
−3.6≦A7 ≦1.5、
−7.8×10-2≦A8 ≦3.3×10-2、
−1.2×10-2≦A9 ≦3.2×10-2、
−1.4×10-3≦A10 ≦4.9×10-4
平行溝18fを構成する部分の背面18gが、このような断面形状であるような導光板は、その光射出面18aから均一な光を出射させることができる。
なお、本発明では、対称面Sにおいて背面が交差する部分における断面形状、すなわち平行溝の先端部分の断面形状が、面取りされた平坦状、もしくは、丸められた円形状のみならず、楕円形状、放物線状、または双曲線状であっても良いのはもちろんである。さらに、これに加え、その交差部分を砂擦り面とすることが好ましく、これにより、光射出面における照度または輝度のピーク値を低減することができる。
本発明において、拡散シート14としては、上記の素材を用い、かつ、光拡散性を付与した厚み500μm以下のフィルム状部材を用いることも好ましい。
なお、図示例においては、プリズムシート16および17、さらに好ましくはプリズムシート19を用いているが、導光板18の平行溝18fによる光射出面18aにおける照度がより均一化されている場合には、プリズムシート19はもちろん不要であるし、プリズムシート16および17のどちらか一方、または両方を用いなくても良い。高価なプリズムシートの使用枚数を減らし、あるいは、プリズムシートの使用をやめることにより、装置コストを低減させることができる。
つぎに、本発明の導光板を複数連結した連結導光板または導光板アセンブリを用いたときの光射出面の輝度分布をシミュレーションにより調べた。図14に、シミュレーションにより得られた輝度分布のグラフを示す。ここでは、3個の導光板を連結した場合を例に調べ、導光板の背面の断面形状は、下記表1に示す係数(A0 〜A10)によって特定される10次関数で表される曲線形状(形状1)とした。前述した図4が、この関数式を満足するグラフを示している。図4において、横軸Xが、図3Bに示す導光板の一辺18hに平行な方向における原点Oからの位置であり、縦軸Yが、導光板18の一辺18hに垂直な方向における原点Oからの位置である。また、輝度の計測においては、導光板の最大厚みを5.5mmとし、光源の直径を2mm、1つの導光板の幅を30mmとした。また、図3Aに示すように、導光板18の背面18bに反射シート22とリフレクタ20を設けた構成においてシミュレーションを行なった結果である。
また、形状1〜3の背面形状を有するそれぞれの導光板の光射出面における輝度の平均値、最大値、最小値、平均値に対する最大値の比(最大値/平均値)を下記表2に示した。
なお、ここでは、導光板の幅を30mmとしてシミュレーションにより計算したが、本発明では、用途に応じて導光板の幅を変更することができる。この場合は、導光板の背面の断面形状を上記10次関数式(1)を満足するように設計すればよく、図4、図15および図16のグラフに相似した形状としてもよい。
Claims (11)
- 背部から入射された光を前部から出射する透明な複数の導光板がそれぞれの端面を介して並んで連結された連結導光板であって、
前記複数の導光板のそれぞれは、
前部を構成する矩形状の光射出面と、
背部を構成し、前記光射出面の中心を含み前記光射出面の一辺に垂直な対称面に対して対称な形状の背面とを有し、
前記背面は、前記対称面と前記導光板の両端面との間に、前記導光板の厚みが最大となる最大厚肉部がそれぞれ形成され、前記対称面から前記最大肉厚部までの間を前記光射出面に向かって細くして構成された光入射面と、前記最大肉厚部から前記端面までの間を前記光出射面に向かって細くして構成された光反射面とを備え、
前記一辺に平行で前記光射出面に垂直な面における前記導光板の断面の前記背面の断面プロフィールにおいて、前記導光板の端面と前記背面との接続部分を原点とし、前記一辺に平行な方向における前記原点からの位置をX、前記一辺に垂直な方向における前記原点からの位置をYとしたときに、前記背面の断面形状が、下記10次の関数式:
Y=A0 +A1 ×X+A2 ×X2 +A3 ×X3 +A4 ×X4 +A5 ×X5 +A6 ×X6 +A7 ×X7 +A8 ×X8 +A9 ×X9 +A10 ×X10
−1.3×105≦A0 ≦2.4×105、
−2.0×104≦A1 ≦9.4×104、
−2.6×104≦A2 ≦5.7×104、
−5.5×103≦A3 ≦2.2×103、
−2.1×102≦A4 ≦1.1×102、
−3.7×10≦A5 ≦2.2×10、
−1.4×10≦A6 ≦3.3×10、
−3.6≦A7 ≦1.5、
−7.8×10−2≦A8 ≦3.3×10−2、
−1.2×10−2≦A9 ≦3.2×10−2、
−1.4×10−3≦A10 ≦4.9×10−4
を満たす曲線の一部で表され、
前記光入射面から入射して前記光反射面で反射した光が、前記端面を介して隣接する前記導光板に入射して、複数の前記導光板の前記光射出面から出射するように、前記10次の関数式は、前記最大肉厚部とこれに対応する前記端面との間において少なくとも一部が内側に湾曲するように、または、前記原点における傾きが零となるように係数が決定されることを特徴とする連結導光板。 - 前記10次の関数式は、前記最大厚肉部とこれに対応する前記端面との間に1つの変曲点を有するように係数が決定される請求項1に記載の連結導光板。
- 前記光入射面は、前記対称面に平行に延在する平行溝から形成され、前記平行溝は、棒状光源を収容するための溝である請求項1または2に記載の連結導光板。
- 前記平行溝に、半径rの前記棒状光源を収容したときに、前記棒状光源の中心から前記導光板までの最短距離をtとし、前記導光板の厚さ方向において、前記最大厚肉部同士に接触する面から、前記棒状光源の中心までの最短距離をΔHとしたときに、
t≧r、
ΔH≧r
を満足する請求項3に記載の連結導光板。 - 前記背面の前記断面形状において、前記背面を形成する曲線と前記対称面との交点と、当該交点から前記最大肉厚部までの間に位置する一点との間の曲線が、それら2点を通過する直線で近似される請求項1〜4のいずれかに記載の連結導光板。
- 前記背面の前記断面形状において、前記背面を形成する曲線と前記対称面との交点と、当該交点から前記最大肉厚部までの間に位置する一点との間の曲線が、円、楕円、放物線および双曲線のいずれかの曲線で近似される請求項1〜4のいずれかに記載の連結導光板。
- 前記10次関数は、前記対称面の位置と前記原点との間に1つの極小値を有する請求項1〜6のいずれかに記載の連結導光板。
- 前記対称面と前記端面の間において厚みが最大となる最大厚肉部が形成されるとともに、前記最大厚肉部から前記端面に向かって漸次厚みが薄くなるように前記10次関数の係数が決定される請求項1〜7のいずれかに記載の連結導光板。
- 請求項3〜8のいずれかに記載の連結導光板と、
前記複数の導光板の前記平行溝に収納される複数の棒状光源と、
前記平行溝を塞ぐように前記棒状光源を背後に設けられる複数のリフレクタと、
前記複数の導光板の前記端面と前記最大厚肉部との間の前記背面に取り付けられる複数の反射シートと、
前記複数の導光板の前記矩形状光出射面上に配置される拡散シートとを有することを特徴とする面状照明装置。 - さらに、前記複数の導光板の前記矩形状光出射面と前記拡散シートとの間に配置されるプリズムシートを有することを特徴とする請求項9に記載の面状照明装置。
- 請求項9または10に記載の面状照明装置からなるバックライトユニットと、
このバックライトユニットの光出射面側に配置される液晶表示パネルと、
前記バックライトユニットおよび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。
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