JPH08286037A

JPH08286037A - 導光板

Info

Publication number: JPH08286037A
Application number: JP7085705A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Yamamoto; 直明山本; Tetsushi Yamamoto; 哲士山本
Original assignee: CHIYATANI SANGYO KK; KASUGA KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: CHIYATANI SANGYO KK; KASUGA KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】一側面に光源を配置して、この光源の光を導光
板の中に導き、反射屈折させながら、導光板の正面から
発光させる導光板において、光を正面から均一に出射さ
せることのできる、薄い、軽量の導光板を実現する。【構成】導光板Ｐの正面又はその裏面の全体に、光源か
ら入射される光を反射屈折させる窪みＧを、多数断続的
に形成し、光源から入射される光の進行方向に沿って、
前記窪みＧと窪みＧとの間に、光が窪みＧに遮られるこ
となくそのまま通ることができる隙間Ｄを設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置のバック
ライト等に用いる導光板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】導光板は、図９に示すように、薄い板か
らなるものであり、この板は透明樹脂製の材料からなっ
ている。導光板の使用方法は、導光板の側面に線光源
（冷陰極線管）を配置して、線光源の光を導光板の中で
反射屈折させながら、導光板の正面から光を一様に発光
させることである。

【０００３】この導光板に要求されることは、光が均一
に発光されることである。発光強度が導光板の正面の位
置（ｘ，ｙ）ごとに相違し、全体として発光が不均一に
なれば、この不均一は液晶表示装置の表示むらとなって
現れ、液晶表示装置の品質低下の一因となるからであ
る。導光板の正面又はその裏面には、光を直角上方（ｚ
方向）に反射屈折させるために表面加工が施されている
が、前記発光の不均一はその表面加工の具合に大きく依
存する。例えば、図９のｙ方向に進む光をｚ方向に多く
反射屈折させるように加工してあれば、線光源の光は、
導光板の中を進むに従って急速に減衰し、導光板の端部
に到達するまでに、光がほとんど残っていないことにな
り、発光強度はｙ方向に不均一となる。また、ｙ方向に
進む光をｚ方向に反射屈折させる割合が少なくなるよう
にしてあれば、線光源の光が導光板の中を進むに従っ
て、なかなか減衰せず、導光板の端部に到達したとき
は、光が多く残っていてｚ方向に反射屈折される光も依
然として強く、発光強度はやはりｙ方向に不均一とな
り、端面付近が光輝く。

【０００４】そこで、従来では、光が導光板の中を進み
導光板の端部に到達するまでに、反射屈折させる光が多
く残っていたり、全く残っていなかったりするというこ
とがないように、図１０に示すとおり、導光板の正面を
階段状に形成し、各段から反射屈折される光が常に一定
量になるようにした導光板の構造が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この提案にか
かる構造であれば、入射端面の高さＡを、各階段を積み
重ねた高さ以上に設定する必要があり、導光板の厚みの
増加につながるということになる。例えば、階段の高さ
１０μｍ、階段の幅５０μｍとし、導光板のｘ方向の長
さを９０ｍｍ（６インチの表示画面の高さに対応）とす
ると、階段の数は、１８００段になり、入射端面の高さ
Ａは１８ｍｍ必要になる。

【０００６】導光板の厚みが増えると、重くなり、液晶
表示装置の体積増、重量増につながる。したがって、発
光の均一化とともに導光板の軽薄化が望まれる。階段
を、図１１に示すように斜めに配列することも考えられ
るが、階段当たりの光反射屈折量が増加して光が先まで
届かず、均一な照射ができなくなる。本発明は、光を正
面から均一に発光させることのできる、薄い、軽量の導
光板を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの請求項１記載の導光板は、導光板の正面又はその裏
面の全体に、光源から入射される光を反射屈折させる窪
みを、多数断続的に形成し、光源から入射される光の進
行方向に沿って、前記窪みと窪みとの間に、光が窪みに
遮られることなくそのまま通ることができる隙間を設定
したことを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項２記載の導光板では、前記多
数の窪みは、千鳥状に配列されている。請求項３記載の
導光板では、前記窪みは、基本的にＶカットされた溝で
ある。請求項４記載の導光板では、前記隙間の幅は、導
光板の光入射側面から離れるに従って、徐々に細くなる
ように設定されている。

【０００９】請求項５記載の導光板では、前記隙間の幅
は、導光板の中心部から周辺に近づくに従って、細くな
るように設定されている。請求項６記載の導光板では、
導光板の厚みは、導光板の光入射側面から離れるに従っ
て、徐々に薄くなっている。また、請求項７記載の導光
板では、前記多数の窪みは、円弧状に配列されている。

【００１０】

【作用】前記請求項１記載の構成によれば、導光板の一
側面から導光板内に入射された光の一部は、前記窪みに
より反射屈折され、導光板の正面から出射されるが、他
の一部は、前記窪みに遮られることなくそのまま通過す
る。しかし、この隙間を通る光は、隙間を通るときに導
光板の材質により自然に拡散され、その光の一部は、や
はり前記と同様、窪みにより反射屈折され、導光板の正
面から出射される。窪みにより反射屈折されなかった光
は、さらにこの隙間を通り自然に拡散され、先に形成さ
れた窪みにより反射屈折される。

【００１１】このようにして、導光板の一側面から導光
板内に入射された光は、窪みに遮られることはないが、
少しずつ窪みにより反射屈折されていき、徐々に減衰す
る。窪みは導光板の正面又はその裏面の全体に、多数形
成されているものであるから、反射屈折される光は、導
光板の正面から一様に出射することになり、均一な発光
を実現することができる。

【００１２】前記請求項２記載の構成によれば、窪み
は、千鳥状に配列されているので、前記隙間を通る光
は、隙間を通るときに自然に拡散され、その光の一部
は、次に配列された窪みにとらえられることになる。図
１は、この隙間Ｄを通る光が、隙間Ｄを通るときに自然
に拡散され、その光の一部が、先に配列された窪みＧに
とらえられる様子を模式的に示したものである。

【００１３】もし、窪みを千鳥状に配列するのでなく、
縦横整列させると、配列された窪みは、先に配列された
窪みの影に入ってしまい、隙間を通る光は、先に配列さ
れた窪みに遮られて次に配列された窪みにとらえられに
くくなってしまう。しかし、本項の構成では、窪みＧ
は、千鳥状に配列されているので、配列された窪みＧ
が、先に配列された窪みＧの影に入ってしまうというこ
とがなく、隙間Ｄを通る光は、次々と窪みＧにとらえら
れて、導光板の正面から出射する光に変換されていく。

【００１４】前記請求項３記載の構成によれば、窪み
は、基本的にＶカットされた溝であるので、光はこのＶ
面に斜めに入射して反射屈折される。このＶの深さを調
整することにより、反射屈折の割合を調節することがで
きるので、導光板の正面から光が均一に出射されるよ
う、Ｖの深さを設定することができる。前記請求項４記
載の構成によれば、前記隙間の幅は、導光板の光入射側
面から離れるに従って、徐々に細くなるように設定され
ていて、いいかえれば、窪みの導光板内に入射された光
と直角の方向の幅が徐々に広くなっている。窪みの幅が
広くなるということは、光の反射屈折されていく割合が
増加するということである。

【００１５】このことにより、導光板の一側面から導光
板内に入射された光が、少しずつ窪みにより反射屈折さ
れていく割合を、光入射側面から離れるに従って、徐々
に増加させることができるので、導光板の正面から光が
均一に出射されるよう調整することができる。前記請求
項５記載の構成によれば、前記隙間の幅は、導光板の中
心部から周辺に近づくに従って、細くなるように設定さ
れていて、いいかえれば、窪みの導光板内に入射された
光と直角の方向の幅が徐々に広くなっている。

【００１６】これにより、導光板の一側面から導光板内
に入射された光が、少しずつ窪みにより反射屈折されて
いく割合を、導光板の中心部から周辺に近づくに従っ
て、徐々に増加させることができるので、導光板の正面
から光が均一に出射されるよう調整することができる。
請求項６記載の構成によれば、導光板の厚みは、導光板
の光入射側面から離れるに従って、徐々に薄くなってい
るので、導光板の一層の軽量化を図ることができる。な
お、この本項記載の構成と図１０に示した構成との相違
は、本項記載の構成では、入射端面の高さを、各階段を
積み重ねを無視して設定できる点にある。このため、図
１０に示した導光板では軽量化が困難であるのに対し
て、本項記載の構成では、導光板の一層の軽量化と材料
の節約を図ることができる。

【００１７】請求項７記載の構成によれば、多数の窪み
は、図８に示すように、円弧状に配列されている。この
構成によれば、導光板の光入射側面の中央部から入射さ
れた光は扇のように広がって拡散されていく。したがっ
て、入射光の分布に不均一があり、中央部で強く、周辺
部で弱くなっている場合でも、導光板の正面から光を均
一に照射できる。

【００１８】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図２は、導光板Ｐの使用状態を示す断面図であ
り、導光板Ｐは、液晶表示パネルＣの裏面に取り付けら
れている。導光板Ｐの一端面（図では左側）には、冷陰
極線管等の線光源Ｌが配置されていて、この線光源Ｌの
光が前記一端面を通して導光板Ｐの内部に導入されるよ
うになっている。導光板Ｐの下面には、導光板Ｐの内部
に導入された光を下部に漏らさずに進行させるための白
色反射板Ｒが密着状態で取り付けられ、導光板Ｐの上面
には、導光板Ｐの上面から出射した光を拡散させる拡散
板Ｔが密着状態で取り付けられている。

【００１９】導光板Ｐ自体は、アクリル樹脂、ポリスチ
レン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピ
レン等の透明樹脂で構成され、その一面（図２では下
面）には、断面Ｖ形の窪みが多数形成されている。導光
板Ｐの厚みは均一でなく、光の入射する端面から離れる
に従って、少しずつ薄くテーパ状になっている。

【００２０】図３は、窪みの形成された面から導光板Ｐ
を見た平面図であり、それぞれの窪みは微小な細長い溝
Ｇであり、溝Ｇの長手方向が、線光源Ｌの光が入射する
方向と直角になるような向きに配置されている。そして
溝Ｇ同士は、横一列に配列され、各列がさらに多段に積
み重なるように配置されている。一列を構成する溝Ｇ同
士のピッチは、図３では２ａと表示されていて、ある一
列と他の一列とが隣合う間隔は、図３ではｃと表示され
ている。

【００２１】図４は、１つの溝Ｇの形状を示す断面図で
あり、同図(a) は線光源Ｌの光が入射する方向から見た
断面図、同図(b) はＢ−Ｂ断面図を示す。溝Ｇは、光が
入射する方向から見ると（同図(a) 参照）、横長の形状
をしており、溝Ｇの底面は、導光板Ｐの表面と平行な角
度をなしている。そしてその両端部は、ほぼ４５°の角
度でなめらかにせり上がっている。また、区切った断面
を見ると（同図(b) 参照）、導光板Ｐの表面からほぼ４
５°の角度で落ち込んでいて、底部には滑らかなアール
が形成されている。

【００２２】溝Ｇの底面長さは同図でｂと表示されてお
り、溝Ｇの深さはｒ、溝Ｇの幅は２ｒと表示されてい
る。また、溝Ｇの表面長さはｂ＋２ｒとなる。このよう
な溝Ｇを持つ導光板Ｐは、導光板Ｐの量産性を考慮する
と、金型を使って射出成形して作ることが好ましいが、
現時点では試作段階であるので、１つ１つの溝Ｇを超硬
バイト又はダイヤモンドバイトで切削加工して作ってい
る。

【００２３】図３に戻り、光が入射する方向から見る
と、溝Ｇと溝Ｇとの間には、光が素通りする隙間Ｄが生
じている。この隙間Ｄの幅ｄは、式ｄ＝ａ−ｂ−２ｒで求められる。次に、この導光板Ｐの各部の寸法を例示
すると次のようになる。

【００２４】まず、導光板Ｐ自体は、光入射端面の厚み
が３ｍｍ、光入射端面と反対の端面の厚みが１．３ｍｍ
と徐々に薄くなっており、光入射端面の長さ（横幅とい
う）が２２０ｍｍ、縦幅が１７０ｍｍである。溝Ｇの横
方向のピッチ２ａは、１．２ｍｍ、列同士の間隔ｃは１
ｍｍである。したがって、一列あたりの溝Ｇの数は１８
２個、段数は１７０となり、溝Ｇの個数は合計１８２×
１７０＝３０，９４０個になる。

【００２５】各溝Ｇの底面長さｂと、溝Ｇの深さｒは一
律でなく、導光板Ｐの面上位置（ｘ，ｙ）ごとに異なっ
ている。図５は、溝Ｇの底面長さｂと、溝Ｇの深さｒと
が変化する様子をグラフで示す図である。同図では、導
光板Ｐを中心線で切って左半分のみを描いている。導光
板Ｐの中心線の近くを中心部、中心線から最も離れた部
分を周辺部ということにすると、溝Ｇの底面長さｂは、
中心部と周辺部とで変わらず一定である。溝Ｇの深さｒ
は中心部では一定、周辺部に近づくと徐々に深くなって
くる。また、光が入射する端面の近くでは、溝Ｇの底面
長さｂは一定、同端面から離れるに従って徐々に長くな
ってくる。溝Ｇの深さｒは光が入射する端面の近くでは
一定の割合で増加するが、同端面から所定の距離を過ぎ
ると、より大きな割合で増加するようになる。

【００２６】表１は、中心部における溝Ｇの底面長さ
ｂ、溝Ｇの深さｒ、溝Ｇの表面長さｂ＋２ｒ及び隙間幅
ｄが、光が入射する端面から離れるに従っていかに変わ
っていくかを具体的に示す表である。

【００２７】

【表１】

【００２８】表２は、周辺部における溝Ｇの底面長さ
ｂ、溝Ｇの深さｒ、溝Ｇの表面長さｂ＋２ｒ及び隙間幅
ｄが、光が入射する端面から離れるに従っていかに変わ
っていくかを具体的に示す表である。

【００２９】

【表２】

【００３０】表１、表２によれば、光が入射する端面か
ら離れるに従って（すなわちｙが大きくなるに従っ
て）、溝Ｇの表面長さｂ＋２ｒは増えていき、このた
め、隙間幅ｄ（ｄ＝ａ−ｂ−２ｒ）は徐々に減少してい
く。また、表１と表２とを比較すると、隙間幅ｄは中心
部より周辺部のほうが少なくなっている。この隙間幅ｄ
の変化の様子をグラフ化したものが図６である。図６に
よれば、中心部では隙間幅ｄは光が入射する端面で０．
３００ｍｍあるが、端面から離れるに従って徐々に減少
していき、端面の裏側に近づくと、急速に０に近づく。
周辺部では隙間幅ｄは光が入射する端面で０．２２０ｍ
ｍあるが、端面から離れるに従って徐々に減少してい
き、端面の裏側になると、やはり急速に０に近づく。中
心部と周辺部とを比較すると、中心部から離れるに連れ
て最初は一定値０．３００ｍｍを維持するが、周辺部に
近づくと徐々に減少し、周辺部では０．２２０ｍｍとな
る。

【００３１】この隙間幅ｄというのは、光が溝Ｇにより
屈折されることなくそのまま素通りできる隙間の幅のこ
とであるから、隙間幅ｄが大きければ光が屈折される割
合は少なく、隙間幅ｄが小さければ光が屈折される割合
は多くなる。したがって、隙間幅ｄを光が入射する端面
から離れるに連れて減少させ、中心部から周辺部に近づ
くに連れて減少させることにより、導光板Ｐの全面にわ
たっての均一な発光を実現することができる。以上の各
種の数値は、導光板Ｐの全面にわたって均一な発光を実
現するための一つの解であるということができる。

【００３２】実際、前記のようなパターンの溝Ｇを形成
した導光板Ｐを作成し、線光源Ｌから光を入射させ、面
発光させてみたところ、目視によれば、均一な分布が得
られた。また、導光板Ｐの輝度自体も、従来の拡散パタ
ーンを印刷した導光板の輝度よりも上昇していることが
確認できた。以上、実施例を参照しながら、本発明を説
明してきたが、本発明は、前記実施例に限定されるもの
ではない。前記実施例では、溝Ｇは、底が丸くＶカット
された細長い形状をしていたが、底が鋭角にＶカットさ
れた細長い形状でもよい。また、これ以外に、図７(a)
に示すように丸く窪んだ形状でもよく、図７(b) に示す
ように四角の窪んだ形状をしていてもよい。

【００３３】また、前記実施例では、導光板Ｐの厚みは
均一でなく、光の入射する端面から離れるに従って、少
しずつ薄くテーパ状になっていたが、導光板Ｐの厚みは
均一であってもよい。また、多数の窪みを、図８に示す
ように、円弧状に配列することも可能である。これによ
れば、陰極線管を光源に使用した場合のように、出射光
の分布に不均一があり、中央部で強く、周辺部で弱くな
っている場合でも、導光板の正面から一様な分布の光を
照射できる。

【００３４】その他本発明の要旨を変更しない範囲で種
々の変更を施すことが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の導光板によ
れば、導光板の一側面から導光板内に入射された光は、
導光板の正面又はその裏面の全体に多数形成されている
窪みにより少しずつ反射屈折されていき、導光板の正面
から一様に出射されるので、均一な面発光をさせる導光
板を実現することができる。また、導光板の正面又はそ
の裏面の全体に窪みを多数形成するので、従来のように
拡散パターンを印刷する必要はなく、製造工程を減らす
ことができる。

【００３６】請求項２記載の導光板によれば、窪みは千
鳥状に配列されているので、光を効率よく反射屈折させ
ることができ、均一な面発光を一層容易に実現すること
ができる。請求項３記載の導光板によれば、Ｖカットさ
れた溝の深さを調整することにより、反射屈折の割合を
調節することができるので、均一な面発光を一層容易に
実現することができる。

【００３７】請求項４記載の導光板によれば、光入射側
面から離れるに従って、光を反射屈折させる割合を徐々
に増加させることができるので、導光板の正面から光が
均一に出射されるよう調整することができ、均一な面発
光を一層容易に実現することができる。請求項５記載の
導光板によれば、導光板の中心部から周辺に近づくに従
って、光を反射屈折させる割合を徐々に増加させること
ができるので、導光板の正面から光が均一に出射される
よう調整することができ、均一な面発光を一層容易に実
現することができる。

【００３８】請求項６記載の導光板によれば、導光板の
軽量化と材料の節約を図ることができ、その結果画像表
示装置全体の軽量化を達成することができる。請求項７
記載の導光板によれば、出射光の分布に不均一があり、
中央部で強く、周辺部で弱くなっている光源を使用する
場合でも、導光板の正面から一様な発光を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】導光板の隙間を通る光が、隙間を通るときに自
然に拡散され、その光の一部が、次に配列された窪みに
とらえられる様子を模式的に示した図である。

【図２】導光板の使用状態を示す断面図である。

【図３】窪みの形成された面から導光板を見た平面図で
ある。

【図４】１つの溝の形状を示す断面図であり、同図(a)
は線光源の光が入射する方向から見た断面図、同図(b)
はＢ−Ｂ断面図を示す。

【図５】溝の底面長さｂと、溝の深さｒとが変化する様
子を示すグラフ図である。

【図６】隙間幅ｄが変化する様子を示すグラフ図であ
る。

【図７】溝Ｇの、他の実施例に係る形状を示す断面図で
ある。

【図８】多数の窪みを円弧状に配列した他の実施例を示
す図である。

【図９】導光板の一般的な使用状態の説明図である。

【図１０】正面を階段状に形成し、各段から反射屈折さ
れる光が常に一定量になるようにした従来の導光板の構
造図である。

【図１１】前記階段を斜めに配列するようにした従来の
導光板の構造図である。

【符号の説明】

Ｄ隙間Ｇ溝Ｌ線光源Ｐ導光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導光板の一側面に光源を配置して、この光
源の光を導光板の中に導き、反射屈折させながら、導光
板の正面から発光させるものにおいて、導光板の正面又はその裏面の全体に、光源から入射され
る光を反射屈折させる窪みを、多数断続的に形成し、光源から入射される光の進行方向に沿って、前記窪みと
窪みとの間に、光が窪みに遮られることなくそのまま通
ることができる隙間を設定したことを特徴とする導光
板。
【請求項２】前記多数の窪みは、千鳥状に配列されてい
ることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項３】前記窪みは、基本的にＶカットされた溝で
ある請求項１記載の導光板。
【請求項４】前記隙間の幅は、導光板の光入射側面から
離れるに従って、徐々に細くなるように設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項５】前記隙間の幅は、導光板の中心部から周辺
に近づくに従って、細くなるように設定されていること
を特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項６】導光板の厚みは、導光板の光入射側面から
離れるに従って、徐々に薄くなっていることを特徴とす
る請求項１記載の導光板。
【請求項７】前記多数の窪みは、円弧状に配列されてい
ることを特徴とする請求項１記載の導光板。