JPH07159620A

JPH07159620A - 光拡散装置用の導光板

Info

Publication number: JPH07159620A
Application number: JP32957493A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Igarashi; 信一郎五十嵐; Osamu Shinji; 修新治
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【構成】透明な導光板の光出射面と反対側の底面に、
入射側端面に平行な複数のノッチを設けると共に、該複
数のノッチの底面からの高さを入射側端面から離れるに
したがって順次増大させたことを特徴とする光拡散装置
用の導光板。【効果】本発明の導光板を用いた場合には、導光板の
光出射面の全面に亙って輝度むらがなく均一に光を出射
することができ、しかも本発明の導光板は透明板に切削
加工によりノッチを形成するか又はノッチに相当する凹
凸を有する型内に透明合成樹脂等を直接射出等により導
入して成形することができるので、極めて簡単な工程で
品質にむらのない製品を高い歩留りで安定して生産性よ
く製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光拡散装置に用いる導光
板および該導光板を備えた光拡散装置に関する。詳細に
は、導光板の光出射面の全体にわたって輝度むらなく光
を均一に出射することのできる導光板および該導光板を
備えた光拡散装置に関し、本発明の導光板および光拡散
装置は、ワードプロセッサー、パーソナルコンピュータ
ー、薄型テレビジョンなどに設けられる液晶表示装置の
背面照明装置として有効に使用することができる。

【０００２】

【従来の技術】透明板の側端面から光を入射させ、その
一方の面（光出射面）から光を出射させて照明を行うよ
うにした、いわゆるエッジライト方式の導光板を備えた
光拡散装置が、ワードプロセッサー、パーソナルコンピ
ューター、薄型テレビジョンなどに設けられる液晶表示
装置の背面照明装置として用いられている。そして、そ
のような光拡散装置は、導光板の１つの側端面または互
いに対向する２つの側端面に管状光源を配置し、入射側
端面および光出射面を除く導光板の残りの面、並びに管
状光源の裏側を光反射体で覆って構成されている。

【０００３】透明な導光板に加工を施さずに生地のまま
でその側端面の一つに管状光源（管状ランプなど）から
の光を導入しても、導光板の４つの側端面（４つの板厚
部分の側端面）の付近のみが明るくなり、該側端面とは
直角の光出射面の明るさが不足し、特に光出射面の中央
部が極端に暗くなる輝度むらが生ずる。このような輝度
むらを減少させて光が光出射面全体から均一に出射され
るようにするための加工法が色々提案されている。従来
公知の方法としては、光出射面と対向する導光板底面に
白色インクや塗料などによって網点群や斜線群などの模
様を印刷して、その印刷模様を光散乱体として光を光出
射面から出射させる方法が知られており、そこでは入射
側端面からの隔たりが大きくになるにつれて網点や斜線
の占める面積比を増大させて光出射面における輝度の均
一化を図っている（特開昭５７−１２８３８号公報、特
公平１−２４５２２０号公報）。

【０００４】しかしながら、上記の従来法による場合
は、インクや塗料の組成が変化するとその光反射能が変
化してしまって輝度が均一にならず、また印刷に用いる
スクリーン網目に詰まりが生ずると網点群や斜線群が正
確に印刷されずに均一な輝度の再現ができなくなるとい
う欠点がある。更に、印刷作業時に空気中の塵埃がイン
クや塗料中に混入したり、印刷面や塗装面に付着する
と、塵埃による予期せぬ光の散乱を生じて、予定した輝
度の均一化がはかれないという問題がある。そのため、
このような従来法による場合は、光出射面から出射され
る光の輝度が均一な高品質の導光板を安定して製造する
ことができず、製品の歩留りが低下するという欠点があ
る。また、このような従来法では、インクや塗料などの
印刷層または塗層が不透明であると導光距離に伴って輝
度が急激に低減するため通常半透明のインクや塗料を用
いたり、印刷模様を微細にしているが、その結果、輝度
自体のレベルが低下して暗くなり、照明効果があがらな
いという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製造
に手間がかかり、しかも品質や歩留りなどの点で問題の
多い上記した従来の導光板およびそれを用いた光拡散装
置に代えて、導光板の光出射面全体にわたって輝度が均
一でむらがなくて高い品質を有し、しかも構造が簡単
で、目的とする品質の製品を高い歩留りで安定して製造
することのできる導光板を提供することである。更に、
本発明はそのような優れた導光板を備えた光拡散装置を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
本発明者らが検討を重ねた結果、透明な導光板の光出射
面と反対側の底面に、入射側端面と平行に複数のノッチ
（Ｖ字溝）を設けると共に、その複数のノッチの底面か
らの高さを入射側端面から離れるにしたがって順次増大
させ、そのような複数の一連のノッチ群によって光を順
次反射させながら光出射面から出射させると、光出射面
全体にわたって輝度が均一であり、しかも輝度のレベル
自体も高くて照明効果に優れる導光板が得られることを
見出して本発明を完成した。

【０００７】したがって、本発明は、透明な導光板の光
出射面と反対側の底面に、入射側端面に平行な複数のノ
ッチを設けると共に、該複数のノッチの底面からの高さ
を入射側端面から離れるにしたがって順次増大させたこ
とを特徴とする光拡散装置用の導光板である。そして、
本発明はそのような導光板を備えた光拡散装置を包含す
る。

【０００８】限定されるものではないが、内容の理解を
容易にするために、図を参照して本発明について具体的
に説明する。図１は１つの側端面に管状光源（管状ラン
プなど）を設置して用いるようにした、一側端面入射式
の導光板の一例を示す図であって、図１の（ａ）は光出
射面と反対側の底面から見た平面図であり、図１の
（ｂ）は（ａ）の導光板を切断線Ａ−Ａに沿ってその厚
さ方向に切断した切断面である。図１において、１は透
明な板状体からなる導光板を示し、２は導光板における
光を入射させるための入射側端面、３は入射側端面２と
対向する側端面、４は導光板の光出射面、５は導光板の
底面、６は底面に設けたノッチを示す。

【０００９】導光板１は透明度の高い合成樹脂から形成
するのがよく、例えばメタクリル樹脂、ポリカーボネー
トなどの透明な合成樹脂から好ましく製造される。ま
た、入射側端面２は光を効率的に導光板１内に導入する
必要があるため、切削や研磨などによって平滑な面に仕
上げておくのが好ましい。入射側端面２と対向する側端
面３は粗面であってもまたは平滑面であってもよいが、
平滑面にしておくのが好ましい。光出射面４は入射側端
面２および側端面３と垂直またはほぼ垂直であり、この
光出射面４から光が出射されるが、光の出射が面全体に
わたって円滑に行われるように鏡面仕上げにしておくの
が好ましい。底面５は光出射面４と平行な面であり、底
面５のノッチのない部分は鏡面仕上げにしておくのが好
ましい。

【００１０】図１に示すように、本発明の導光板では、
導光板１の底面５にその幅方向に沿って入射側端面２に
平行に複数のノッチ６を設けてあり、この複数のノッチ
６は、入射側端面２から離れるにしたがってその底面５
からの高さｈが順次増大するようにしてある。その場合
に、ノッチ６の底面５の部分における幅ｗは該複数のノ
ッチ６において同じにしてあってもよいが、ノッチの設
け易さおよび光出射面４における輝度の一層の均一化の
点からは、図１に示すように、ノッチ６の幅ｗも入射側
端面２から離れるにしたがって順次増大するようにして
おくのが好ましい。

【００１１】ノッチ６の断面形状は、図１の（ｂ）に示
すように、入射側端面側の壁面（光源側の壁面）６’を
斜面状にし、それと反対側の壁面（反光源側の壁面）
６''を垂直面とするのが切削加工によるノッチの形成ま
たはノッチ付きの導光板の成形を容易に行うことがで
き、しかも光出射面における輝度の一層の均一化が図れ
る点から好ましい。その場合に、斜面状にした入射側端
面側の壁面（光源側の壁面）６’が底面となす角度θを
４５〜６０°にしておくのが好ましい。しかし、ノッチ
の形状は図１の（ｂ）に示したものに限定されず、例え
ば図２に示すように、ノッチの入射側端側の壁面（光源
側の壁面）６’およびそれと反対側の壁面（反光源側の
壁面）６''の両方が斜面状になっていてもよい。また、
ノッチ６の壁面６’および壁面６''は、導光板の成形加
工や切削・研磨加工などによって得られたままの状態に
しておいても、または場合によって光不透過性や半透過
性の金属皮膜や白色塗膜などを施しておいてもよい。

【００１２】導光板に設けるノッチ６の数、ノッチ間の
距離、ノッチの高さや幅などは、導光板の材質、導光板
の厚さや長さなどの寸法などに応じて適宜調節して決め
ることができるが、いずれの場合も、入射側端面２から
入射された光が導光板１内を通過して側端面３に向かっ
て進行する間に、光が各ノッチごとに一定量反射されて
光出射面４から出射されてゆき、側端面３に到達したと
きには大半の光が光出射面４から出射され尽くしてほと
んど残留していないように設計するのがよく、それによ
って入射側端面２から入射された光が効率よく光出射面
４から出射されて、輝度のレベルが高くなると共に輝度
の均一化を達成することができる。

【００１３】そして、本発明者らは、図１および図２に
示したような導光板において、下記の式（１）を満足す
るようにして、ノッチの高さおよび間隔を調節して導光
板に複数のノッチを設けると、光出射面４全体にわたっ
て一層均一な輝度を達成できることを更に見出した。

【００１４】

【数１】ｈ＝ｐＴ／｛α（Ｌ−ｘ）｝（１）式中、ｈ＝ノッチの先端から底面までの高さｐ＝隣り合うノッチの間隔Ｔ＝導光板の板厚 α＝定数（１≧α≧０）Ｌ＝導光板の長さ（入射側端面２と側端面３との間の距
離）ｘ＝導光距離（入射側端面２からノッチの先端までの距
離）

【００１５】すなわち、上記の式（１）に見るように、
ノッチの高さｈを導光距離ｘの函数とすることによっ
て、導光距離にかかわらず光出射面４から一定光量の光
が出射されるようにすることができる。上記の定数αに
関しては、ノッチの壁面６’および壁面６''が光不透過
性の金属被膜や白色散乱体の鏡面であるときにα＝１と
みなされ得るが、ノッチの壁面６’および壁面６''が光
透過性鏡面や、切削面などのようなやや粗い面であって
も、定数αを用いて同様にしてノッチの高さｈと導光距
離ｘとの関係を決めることができ、その場合にαの値は
実験などを行って決定することができる。例えば、数点
の値（１＞α＞０）で数回試作して、輝度分布が均一化
に向かう程度からαの値を求めることができる。

【００１６】また、ｋｐがＬに対して十分に小さい場合
には、上記の式（１）の代わりに、式（１）の分母をα
（Ｌ＋ｋｐ−ｘ）で置き換えた下記の式（２）によって
も導光距離ｘとの関係でノッチの高さｈを決めることが
できる。

【００１７】

【数２】ｈ＝ｐＴ／｛α（Ｌ＋ｋｐ−ｘ）｝（２）式中、ｋ＝定数（ｋ≧１）

【００１８】本発明の導光板において隣り合うノッチの
間隔（ｐ）は、導光板の全長（Ｌ）にわたって一定にし
ておくのが望ましいが、必ずしもそれに限定されるもの
ではなく、必要に応じて部分的に変えてもよい。

【００１９】上記では、１つの側端面にのみ管状光源
（管状ランプなど）を設置する方式の導光板について説
明してきたが、本発明の導光板はそれに限定されるもの
ではなく、例えば図３に示すように、１つの側端面２と
それと対向する側端面７の両方に管状光源を設置する方
式の光拡散装置に用いる導光板であってもよい。ここ
で、図３の（ａ）は光出射面と反対側のノッチ付き底面
から見た平面図であり、図３の（ｂ）は（ａ）の導光板
を切断線Ａ−Ａに沿ってその厚さ方向に切断した切断面
である。図３において、１は透明な板状体からなる導光
板、２および７は光を入射させるための入射側端面、４
は光出射面、５は底面、６はノッチを示す。

【００２０】図３に示すような両側端面光源式の導光板
では、導光板１のほぼ中央部が両側端面２，７に配置し
た管状光源からの距離が一番大きく、輝度の不足が最も
生じ易いので、その場合の複数のノッチ６の設け方は、
図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、ノッチ６の高
さが中央に向かうにしたがって順次増大するようにして
設けるのがよい。また、図３に示すような両側端面光源
式の導光板においても、ノッチの高さｈと導光距離ｘと
の関係は、上記した式（１）および式（２）に準じて求
めることができる。

【００２１】本発明の導光板の製造方法は特に制限され
ず、いずれの方法で製造してもよい。本発明の導光板
は、例えば透明な合成樹脂などから平坦な板状体を製造
し、これに数値制御を伴う切削加工を行ってノッチを形
成して製造しても、ノッチに相当する凹凸を設けた板状
キャビティーを有する型内に透明な合成樹脂を射出成形
などによって直接導入して製造してもよく、射出成形な
どによる直接製造法を採用した場合には、高い歩留りで
生産性よく、本発明の導光板を製造することができる。

【００２２】本発明の導光板を組み込んだ光拡散装置の
構造などは特に制限されず、透明導光板を備えた既知の
光拡散装置における構造のいずれもが採用できる。一方
の側端面側にのみ管状光源を配置する図１に示した導光
板を組み込んだ光拡散装置の場合についてみると、その
典型的な光拡散装置として例えば図４に示すような光拡
散装置を挙げることができる。図４は光拡散装置の厚さ
方向の断面図であり、１は導光板、２は導光板の入射側
端面、３は２と反対側の側端面、４は導光板の光出射
面、５は導光板の底面、６は該底面に設けたノッチ、８
は導光板の入射側端面がに配置された管状光源（管状ラ
ンプなど）、９は光反射体（光反射体フイルム等）、１
０は半透明性または粗面化された光拡散フイルムまたは
シートである。

【００２３】図４の光拡散装置において、管状光源８か
らの光は入射側端面２から導光板１内に入射し、導光板
１に設けた複数のノッチ６によって順次反射されながら
光出射面から出射される。また、導光板１の底面５、側
端面３および管状光源８の周囲を光反射体９で覆ってあ
るので、導光板１の側端面３および底面５から漏れた光
は光反射体９で反射されて光出射面から出射し、光出射
面における輝度レベルを向上させる。また、光出射面４
の全面に設けた光拡散フイルムまたはシート１０は必須
ではなく場合によっては省略することもできるが、半透
明性または粗面化した光拡散フイルムまたはシートを導
光板１の前面に設けることによって、導光板１における
明部とその前後の平坦部の暗部との輝度差を軽減するこ
とができ、その結果輝度の均一化を一層促進することが
できる。以下に実施例などにより本発明を具体的に説明
するが、本発明はそれにより限定されない。

【００２４】

【実施例】

《実施例１》この実施例１では、図４に示した光拡散
装置を作製、それを用いて輝度の測定実験を行った。厚
さ（Ｔ）＝２ｍｍ、長さ（Ｌ）＝２２０ｍｍ、幅＝１３
０ｍｍの透明メタクリル樹脂板（株式会社クラレ製押出
成形板「コモグラス」）の一方の面に、図１の（ｂ）に
示した一方の壁面６’が斜面でもう一方の壁面６''が垂
直になっているノッチ（θ＝４５°）を前記した式
（２）に従って切削加工により複数形成して、３種の導
光板（導光板〜とする）を製造した。これらの導光
板〜では、ｐ＝２．５ｍｍ、Ｔ＝２ｍｍ、ｋ＝２で
あり、αがそれぞれ０．５（導光板）、０．６３（導
光板）および１．０（導光板）であった。そして例
えばα＝０．５の導光板では、最小のノッチにおける
ｘ＝２．５ｍｍ、ｈ＝０．０４５ｍｍであり、最大のノ
ッチにおけるｘ＝２２０ｍｍ、ｈ＝２ｍｍであった。

【００２５】上記で製造した導光板〜のそれぞれの
入射側端面２の側に管状光源８［管状ランプ：管径５．
６ｍｍの冷陰極型蛍光管（中心輝度１６０００ｃｄ／ｍ
²）］を配置し、導光板の底面５、側端面３および管状
光源８の外周を白色のポリエステルフイルムからなる反
射フイルムで覆い、また導光板１の光出射面４の外側に
は粗面加工ポリエステルフイルムからなる光拡散フイル
ム１０を配置して、図４に示した光拡散装置（光拡散装
置〜とする）をそれぞれ作製した。

【００２６】上記で作製した光拡散装置〜におい
て、その管状光源８に通電し、そこからの光を入射側端
面２から入射させると共に光拡散フイルム１０の外側か
ら光拡散フイルム１０面の各位置における輝度を測定し
た。その場合の輝度の測定はトプコン社製「輝度計ＢＭ
−７」を用いて、管状光源８の長手方向の中央において
管状光源８の長手方向と直交する方向（導光板の長手方
向）に沿って順次輝度を測定することにより行った。そ
の結果を図５に示す。図５の結果から、光拡散装置〜
のいずれの場合も、光拡散フイルム１０（導光板１の
光出射面）の全面にわたって輝度の大小があまりなく、
輝度が均一にまたはほぼ均一になっていることがわか
る。

【００２７】また、上記で測定された輝度の値に基づい
て、導光板の両端１０ｍｍを除いた残りの部分における
最大輝度と最小輝度の値から下記の式（３）にしたがっ
て輝度均斉度（ｍ）を求めたところ、α＝０．５の導光
板を備えた光拡散装置ではｍ＝５５％、α＝０．６
３の導光板を備えた光拡散装置ではｍ＝８８％、そ
してα＝１．０の導光板を備えた光拡散装置ではｍ
＝６７％であった。その結果、光拡散装置では輝度均
斉度ｍの値が１００％に一番近く、最大輝度と最小輝度
との差が極めて小さくて、光拡散フイルム１０（導光板
１の光出射面）全面における輝度の均一化がより図られ
ていることがわかった。

【００２８】

【数３】輝度均斉度ｍ(％)＝{(最小輝度)／(最大輝度)}×１００（３）

【００２９】《実施例２》導光板１における複数のノ
ッチを、図２に示すような壁面６’と壁面６''の両方が
斜面（４５°)になるようにして切削加工して形成し、
それ以外は実施例１の導光板と同様にしてノッチ付き
の導光板を製造した。この導光板を用いて実施例１にお
けるのと同様な光拡散装置を作製して、その光拡散フイ
ルム１０の外側から光拡散フイルム１０の面の各位置に
おける輝度を測定したところ、実施例１の光拡散装置
およびに比べて多少ばらつきが生じて輝度均斉度が低
下していたものの、ｍ＝６０％であり、ほぼ満足のゆく
結果が得られた。

【００３０】《比較例１》導光板１として、切削加工
を施してないノッチなしの透明メタクリル樹脂板（実施
例１で使用したメタクリル樹脂板と同じもの）をそのま
ま使用して実施例１と同様の光拡散装置を作製した。こ
の光拡散装置の光拡散フイルム１０の外側から光拡散フ
イルム１０の面の各位置における輝度を測定したとこ
ろ、入射側端面２側と光拡散フイルム１０（導光板１）
の中央部で著しい輝度の差が生じており、輝度均斉度ｍ
＝２％であり、その値が極めて低く、輝度が著しく不均
一であった。

【００３１】

【発明の効果】本発明の導光板およびそれを備えた光拡
散装置を用いた場合には、導光板の光出射面の全面また
は導光板を覆う光拡散フイルムやシートの全面にわたっ
て輝度むらがなく均一に光を出射することができるの
で、本発明の導光板および光拡散装置は、ワードプロセ
ッサー、パーソナルコンピューター、薄型テレビジョン
などに設けられる液晶表示装置の背面照明装置として極
めて有効に使用することができる。更に、本発明の導光
板は、輝度分布を均一化するために微細な網点群や斜線
群など印刷していた従来法と異なり、透明板に切削加工
によりノッチを形成するか、またはノッチに相当する凹
凸を有する型内に透明合成樹脂などを直接射出成形など
により導入することによって極めて簡単に製造すること
ができるので、高品質でむらのない製品を、高い歩留り
で安定して生産性よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導光板の一例を示す図である。

【図２】本発明の導光板の別の例を示す図である。

【図３】本発明の導光板の更に別の例を示す図である。

【図４】本発明の光拡散装置の一例を示す図である。

【図５】実施例１の光拡散装置の光拡散フイルム面にお
ける輝度を測定したグラフである。

【符号の説明】

１導光板２入射側端面３入射側端面と対向する側端面４光出射面５底面６ノッチ６’ノッチの入射側端側の壁面６''壁面６'と反対側の壁面７側端面８管状光源（管状ランプ）９光反射体（光反射体フイルムまたはシート）１０光拡散フイルムまたはシート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な導光板の光出射面と反対側の底面
に、入射側端面に平行な複数のノッチを設けると共に、
該複数のノッチの底面からの高さを入射側端面から離れ
るにしたがって順次増大させたことを特徴とする光拡散
装置用の導光板。
【請求項２】請求項１の導光板を備えた光拡散装置。