JPH08304629A - 導光板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輝度ムラがなく、正面方向の輝度が高く、構
成が簡単な導光板を提供することを目的とする。 【構成】 透過面２と対向し、光を透過面２に反射する
反射面３に突状８を形成した反射部６を設け、反射部６
と透過面２とのなす傾斜角度を光源４から遠ざかるにつ
れて大きくするように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、液晶表示面を
照明する面光源装置に用いられる導光板に関する。

【０００２】

【従来の技術】平面ディスプレイとして注目を浴びてい
る液晶は、それ自身は非発光であるので何らかの方法で
照明しなければならない。照明方法として外光の反射を
利用する反射型、またバックライト等を利用する透過型
が知られている。中でも輝度や、薄型の点で透過型、特
に導光板の側面近傍に光源を配置するエッジライト方式
の導光板を用いるのが一般的である。

【０００３】先に本出願人らは、部品点数の少ない構成
で、光輝度且つ薄型の導光板として特開平6-3529号を提
案した。図８は特開平6-3529号での導光板の構成図であ
る。図において、８１は透過面８２と透過面８２と対向
し光を透過面８２に反射する反射面８３とを具備する導
光板である。導光板８１の反射面８３と略直交する入射
面８９には、導光板８１内に光を出射する線状の光源８
４が配設されている。８５は光源８４より出射する光を
導光板８１方向に反射する反射板である。

【０００４】導光板８１の透過面８２側には、透過面８
２より出射する光を拡散する拡散シート８６が配設され
ている。一方、導光板８１の反射面８３側には、光源８
４に対向する同一形状の突条８７が0.1mm以上5mm以下の
間隔で複数条形成されている。突状８７は、透過面８２
となす角90°である反射斜面a９２と透過面８２となす
角33°である反射斜面b９１とから構成されている。図
において、左方から右方へ通過する光線が突条８７に入
射する場合には、反射斜面b９１に当たる構成となって
いる。更に、導光板８１の反射面８３には、反射蒸着膜
８８が形成されている。

【０００５】次に、上記構成の動作を説明する。光源８
４から出射された光線のうち一部は、反射板８５に反射
され、他の一部はダイレクトに入射面８９から導光板８
１内に入射する。突条８７に入射する光線は突条８７の
形状から反射斜面b９１に当り、反射蒸着膜８８で透過
面８２方向に鏡面反射され、透過面８２より出射する。
透過面８２を出射した光は、拡散シート８６で拡散され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各突条
８７の反射斜面b９１へ入射する光線群の角度分布は、
光源からの距離によって異なる。図９は本発明の第一実
施例の導光板において入射面から20mmの位置の突条の反
射斜面bに入射する光線の角度分布を示す図、図１０は
本発明の第一実施例の導光板において入射面から150mm
の位置の突条の反射斜面bに入射する光線の角度分布を
示す図である。これらの図よりわかるように、光源８４
から離れれば、離れるほど、突条８７へ入射する光線の
角度分布のピーク角は０°方向に移動する。つまり光源
８４から遠い突条８７に入射する光線は０°に近い光線
の割合が多くなっている。尚、これらの図における光線
角度定義は、図８に示す。

【０００７】しかし、上記構成の導光板８１は、どの突
条８７も同じ形状、つまり、反射斜面b９１の透過面８
２に対するなす角はどの突条８７も等しいので、各突条
８７で反射され導光板８１の透過面８２方向に進む光線
群の進行方向は光源８４からの距離によって異なってく
る。つまり、透過面８２での光線群の出射特性が場所に
より異なり、すべての場所で輝度のピークが正面方向
(透過面８２に直交する方向)には向かない。

【０００８】また、上記構成の導光板８１の突条８７の
配設ピッチが0.1mm以上5mm以下と大きいため、突条８７
だけが明るく、突条８７の周りが暗くなり、ピッチが大
となる場所では明暗の縞が見えてしまい、面光源として
好ましくない。よって、図８に示す構成では、面光源と
しての視覚影響を考え、導光板８１の透過面８２に拡散
シート８６を配設し、光線群を拡散している。しかし、
この拡散シート８６を設けることにより、正面方向の輝
度が下がるという別の問題点が発生する。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、輝度ムラがなく、正面方向の輝度が
高く、構成が簡単な導光板を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、扇状の光源に対向する入射面から入射した光を、
該入射面と略直交する透過面を介して、外部に導く導光
板において、前記透過面と対向し、光を前記透過面に反
射する反射面に突状あるいは溝を形成した反射部を設
け、前記反射部と前記透過面とのなす傾斜角度を光源か
ら遠ざかるにつれて大きくしたものである。

【００１１】上記発明において、導光板は、プラスチッ
ク材料から成ることが望ましい。又、導光板の各面およ
び溝または突起の各面は、略平滑面であることが望まし
い。

【００１２】更に、隣り合う反射部の間隔が、概ね100
μm以下であることが望ましい。隣り合う反射部の間隔
が、乱数的なピッチで形成されていることが望ましい。
反射面の単位面積に占める前記反射部の前記反射面への
投影面積が、光源から遠ざかるにつれて概ね増加してい
ることが望ましい。

【００１３】導光板は、光源から遠ざかるにつれてその
厚さが薄くなることが望ましい。

【００１４】

【作用】本発明の導光板において、光源からの光は、光
源から離れるほど、図９及び図１０に示すように角度分
布のピーク角が0°方向に移動する。よって、光源から
遠ざかるにつれて反射部と透過面とのなす傾斜角を大き
くすることにより、光の角度分布のピーク角度が同一方
向に向かうように反射部で反射され、透過面を透過する
光線群の輝度の最大値が正面方向に向かう。

【００１５】又、隣り合う反射部の間隔を100μm以下に
したことにより、明暗の縞が見えなくなる。また乱数的
なピッチで反射部を形成したことにより、広い範囲でモ
アレが発生するのを防ぐことができる。これらにより、
面光源装置の拡散シートを不要とすることができる。

【００１６】更に、導光板内の光は、光源から遠ざかる
程反射部への到達光量は少なくなるが、図１１に示すよ
うに反射面の単位面積に占める反射部の反射面への投影
面積(図の斜線で囲んだ部分の面積)を増加させることで
光量の減少分をカバーしているので、透過面を透過する
光量は光源からの位置に関わらず略一定する。

【００１７】

【実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の第一実施例を説明する構成図、図２
は図１における反射部を説明する図、図３は図１におけ
るA方向矢視図、図４は図１における反射斜面bの傾斜角
度と反射部の入射面からの距離との関係を説明する図、
図５は図１における反射面の単位面積に占める反射部の
反射面への投影面積の割合と入射面からの距離を説明す
る図、図６は図１における構成の導光板の光源からの距
離とその場所での正面輝度との関係を説明する図、図７
は突条の他の実施例の構成図、図１２は図１における乱
数的なピッチを説明する図、図１３は本発明の第二実施
例を説明する構成図、図１４は図１３における反射部を
説明する図である。

【００１８】先ず、図１において、１は透過面２と、透
過面２と対向し透過面２に光を反射する反射面３とを具
備する導光板である。導光板１の反射面３と略直交する
入射面１１には、発散光を出射する線状の光源４が配置
されている。５は光源４より出射する発散光を導光板１
方向に反射する反射板である。尚、本実施例の導光板１
は光源４からの距離に応じて漸次的に厚さが薄くなるよ
うに形成されている。ここでいう厚さとは、透過面２と
反射面３との間隔のことであり、突条８部分はこの限り
ではない。

【００１９】導光板１の反射面３側には、光源４と略平
行に反射斜面a９および反射斜面b１０を持つ反射部６で
ある突条８が形成されている。反射部６とは、反射面３
に対し凹凸である形状であればよく、反射部６で鏡面反
射した光線が透過面から透過させる働きを持つ。

【００２０】尚、図１に示す本実施例の導光板１の大き
さは、下記の通りである。 L = 160mm h1= 3mm h2= 2mm d = 20μm以上60μm以下 突条８は100μm以下の乱数的なピッチで複数条形成され
ている。尚、ここでいう乱数的なピッチとは、図１２に
あるようにピッチを数列で表した場合全く無相関な数列
であるようなピッチという意味である。更に、導光板１
の反射面３には、アルミ・銀などの光の吸収の少ない反
射膜としての反射蒸着膜７が形成されている。凹凸のあ
る面に対して膜厚均一性の制限がない条件下では、蒸着
法により反射膜を形成すると大量生産に有利となる。更
に、導光板１の透過面２側には、液晶表示面１４が配設
されている。

【００２１】図２は反射部としての突条を説明する図で
ある。各突条８は反射斜面a９および反射斜面b１０を持
ち、各突条８に入射する光線は突条８の形状すなわち反
射斜面a９の傾斜角度a１２および反射斜面b１０の傾斜
角度b１３により反射後の光線経路が求まる。

【００２２】導光板１内の光線群は、光源４から離れる
ほど、図９、図１０に示したように突条８への入射光線
の角度分布のピーク角が0°方向に移動している。従っ
て、図２に示す透過面２と反射斜面b１０とのなす角で
ある傾斜角度b１３を光源４から離れるほど大きくし、
各反射部６である反射斜面b１０で反射される光線の角
度分布のピーク角を同一方向(正面方向)に向くように設
定している。こうすることで、光源４からの位置に関わ
らず透過面２を透過する光線群の輝度のピークが正面方
向に向かう。

【００２３】更に、光源４から離れるほど突条８の配設
ピッチを狭めて、ないしは、突条８の幅dを大きくし
て、図１１の斜線部分に示す反射面３の単位面積に占め
る突条８の反射面３への投影面積の割合を、図５に示す
ように光源４から離れるほど大きくしている。

【００２４】尚、本実施例の導光板１は微幅な突条８を
形成することから圧縮成形等の成形品であり、コストや
光線の内部透過率及び生産品の再現性などから、アクリ
ル・ポリカーボネイトなどの光学プラスチック材料を用
いた。導光板の金型を平滑面加工しておけば、光線追跡
法にて導光板１の入射面１１から入射した光線が透過面
２のどこの位置からどんな角度で出射するのかがシミュ
レーションできる。特開平6-3529号等のように、拡散作
用を持つシートまたは形状が導光板の中に存在すると、
光線追跡法にて正確にシミュレーションできなくなる。
導光板１の反射面３の金型は、平面研磨した金型に先端
がV字型形状をしたダイヤモンドバイト、Rバイト、鋭角
バイトで切削加工を行い、突条８を形成した。

【００２５】反射斜面a９および反射斜面b１０の傾斜角
度を変化させる方法として、バイトの取り付け角度を場
所毎で変える方法や、また、先端形状の異なる複数のバ
イトを場所毎で適宜使用する方法等がある。

【００２６】次に、上記構成の動作を説明する。光源４
から出射された光線のうち一部は、反射板５に反射さ
れ、他の一部はダイレクトに入射面１１から導光板１内
に入射する。

【００２７】そして、光線の一部はダイレクトに反斜面
３の反射部６である突条８に、他の一部は導光板１内の
透過面２や反射面３で何回か全反射した後、反射面３の
反射部６である突条８に入射する。本実施例では反射斜
面b１０と透過面２とのなす角である傾斜角度b１３を32
°以上36°以下、突条の頂角を90°にしているため、突
条８に入射する光線は反射斜面b１０に当たる。入射し
た光線は反射蒸着膜７があるため反射部６である反射斜
面b１０で鏡面反射され透過面２方向に反射し、液晶表
示面１４を照明する。

【００２８】上記構成によれば、次のような効果を得る
ことができた。 (1) 各突条８に入射する光線の角度分布をシミュレーシ
ョンにより求め、反射部６である反射斜面b１０と透過
面２とのなす角である傾斜角度b１３を、光源４からの
距離によって、変化させたことにより、場所によらず輝
度の最大値が観察者方向である正面方向で得られる。

【００２９】(2) 又、隣り合う反射部６の間隔を100μm
以下にしたことにより、明暗のムラがなくなる。これに
より、拡散シートが不要となり、更に、正面方向の輝度
の低下を防止できる。

【００３０】(3) 導光板１内の光は、光源４から遠ざか
る程到達光量は少なくなるが、反射部の反射面への投影
面積を光源４から遠ざかるにつれて増加させたことによ
り、光源４からの位置に関わらず透過面２を透過する光
量は略一定となり、図６に示すように輝度ムラがなくな
る。

【００３１】(4) 突条８の配設ピッチを乱数的なピッチ
としたことにより、たとえ、ある２つの突条８で光線の
屈折が干渉を強め合う条件であったとしても、その隣の
突条８との光線に対して干渉を強め合う確率は低いの
で、広い範囲でのアモレの発生が防止できる。

【００３２】尚、本発明は上記実施例に限るものではな
い。上記実施例において、光源４は発散光を出射するの
で、反射板５を用いて導光板１内に光を導くようにした
が、指向性のある光源であるならば、反射板５は不要で
ある。

【００３３】重量の軽減、ＩＣ等の配置スペースが確保
等の理由により、導光板１の厚さを光源４からの距離に
応じて漸次的に薄くなるように形成したが、このような
ニーズがなければ、均一な厚さでもよいことはいうまで
もない。

【００３４】導光板１を左方から右方へ通過する光線が
突条８に当たる場合、反射斜面b１０にだけ当たる構成
としたが、反射斜面a９にもあたるような突条８の構成
にしてもよい。この場合は、傾斜角度a１２または傾斜
角度b１３の少なくともどちらか一方を光源４から遠ざ
かるにつれて変化させればよい。

【００３５】上記実施例の突条８は光源４と略平行に形
成したが、これに限定するものではない。例えば、図７
(a)に示すように、円弧状に突条１７を形成してもよい
し、図７(b)に示すように、折れ線状の突条１８を形成
してもよいし、図７(c)に示すように、斜めに交差する
突条１９でもよい。この様な突条を光源と非平行の形状
にすることにより、光線の干渉により発生するモアレ縞
の影響を低減できる。

【００３６】更に、上記実施例では、反射蒸着膜７は導
光板１の反射面３全域に形成したが、最小限反射斜面b
１０に反射蒸着膜を形成することで足りる。この場合
は、反射面での光線の反射率が上がるため、より輝度の
高い導光板が得られる。

【００３７】更に又、上記実施例は反射部を突条とした
が、図１３に示すように逆に反射部を溝としてもよい。
この場合は、図１４にあるように、溝５７の頂角６５を
90°、反射斜面a５５の傾斜角度a６３を図４のように光
源５３から離れるほど大きくすればよい。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、導
光板の反射面に光源からの光の角度分布のピーク角度が
同一方向になる反射部を設けたことにより、輝度の最大
値が正面方向にどの場所でも向かう。隣り合う反射部の
間隔を100μm以下にしたことにより、明暗の縞が見えな
くなる。また、乱数的なピッチで反射部を形成したこと
により、広い範囲でモアレが発生することを防ぐことが
できる。これらにより、拡散シートを省略可能となり構
成が簡単となる。

【００３９】導光板内の光は、光源から遠ざかる程到達
光量は少なくなるが、反射部の反射面への投影面積が光
源から遠ざかる程大きくすることで光量の減少分をカバ
ーしているので、光源からの位置に関わらず、透過面を
透過する光量は略一定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を説明する構成図である。

【図２】図１における反射部を説明する図である。

【図３】図１におけるA方向矢視図である。

【図４】図１における反射斜面bの傾斜角度と反射部の
入射面からの距離との関係を説明する図である。

【図５】図１における反射面の単位面積に占める反射部
の反射面への投影面積の割合と入射面からの距離を説明
する図である。

【図６】図１における構成の導光板の光源からの距離と
その場所での正面輝度との関係を説明する図である。

【図７】突条の他の実施例の構成図でである。

【図８】特開平6-3529号での導光板の構成図である。

【図９】本発明の第一実施例の導光板において入射面か
ら20mmの位置の突条の反射斜面bに入射する光線の角度
分布を示す図である。

【図１０】本発明の第一実施例の導光板において入射面
から150mmの位置の突条の反射斜面bに入射する光線の角
度分布を示す図である。

【図１１】反射面の単位面積に占める反射部の反射面へ
の投影面積を説明する図である。

【図１２】図１における乱数的なピッチを説明する図で
ある。

【図１３】本発明の第二実施例を説明する構成図であ
る。

【図１４】図１３における反射部を説明する図である。

【符号の説明】

１ 導光板 ２ 透過面 ３ 反射面 ４ 光源 ５ 反射板 ７ 突条 ８ 反射蒸着膜 ９ 液晶表示面 １０ 反射部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 扇状の光源に対向する入射面から入射し
   た光を、該入射面と略直交する透過面を介して、外部に
   導く導光板において、 前記透過面と対向し、光を前記透過面に反射する反射面
   に突状あるいは溝を形成した反射部を設け、前記反射部
   と前記透過面とのなす傾斜角度を光源から遠ざかるにつ
   れて大きくしたことを特徴とする導光板。
2. 【請求項２】 前記導光板は、プラスチック材料から成
   ることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 【請求項３】 前記導光板の各面および溝または突起の
   各面は、略平滑面であることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の導光板。
4. 【請求項４】 隣り合う反射部の間隔が、概ね100μm以
   下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
   記載の導光板。
5. 【請求項５】 前記隣り合う反射部の間隔が、乱数的な
   ピッチで形成されていることを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の導光板。
6. 【請求項６】 前記反射面の単位面積に占める前記反射
   部の前記反射面への投影面積が、光源から遠ざかるにつ
   れて概ね増加していることを特徴とする請求項１乃至５
   のいずれかに記載の導光板。
7. 【請求項７】 前記導光板は、光源から遠ざかるにつれ
   てその厚さが薄くなることを特徴とする請求項１乃至６
   のいずれかに記載の導光板。