JPH0894840A

JPH0894840A - 面光源用導光板及びそれを用いた面光源

Info

Publication number: JPH0894840A
Application number: JP25730894A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Ishida; 久憲石田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】エッジライト型面光源用の導光板において、
導光板からの出力光の輝度が光源からの距離に従い減衰
することがない、輝度の均一性の良いもので、同時に、
生産性の面でも量産に向いた導光板を提供する。【構成】デイスプレイ等に用いられるエッジライト型
面光源用の導光板であって、導光板の出光面側と対向す
る側の面に、断面形状がＶ状の溝を格子状に交叉させ、
且つ該Ｖ状の溝を光源から遠くなるに従い密に変化させ
て設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，液晶テレビ、パソコン
のようなデイスプレイや照明器具、照明広告等に用いら
れるバックライト用のエッジライト型面光源用の導光板
と該導光板を用いた面光源に関するもので、詳しくは、
導光板の少なくとも一面に断面形状がＶ型の溝を格子状
に設け、導光板からの光の均一性を向上させた導光板及
びその導光板を用いた面光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の面光源（例えば液晶表示装置のバ
ックライト）としては、図５（ａ）に示すような、光源
からの光を導光板を介して伝達させ、この伝達された光
を三角柱プリズム型レンチキュラーレンズ側に入射さ
せ、レンズから観察者側に出射させる方式のエッジライ
ト型面光源が実開平４−１０７２０１号等にて知られ
ている。別に、図５（ｂ）に示すような光源からの光を
拡散板を介して直接三角柱プリズム型レンチキュラーレ
ンズ側に入射させ、レンズから観察者側に出光させる方
式の直下型面光源も特開平２−２５７１８８号等で知ら
れている。これらの、面光源（バックライト等）は、放
射光を所望の角度範囲内に集光させるために、二等辺三
角柱プリズム型単位レンズを多数平行隣接させてに配置
した配列のレンズを用いて制御しているが、拡散板を重
ねて配置することにより、更に、所定角度内で光強度
（輝度）分布、及び出光面内の輝度分布が均一等方的に
なるように分散させている。特に、エッジライト型面光
源の場合、上記のような構成にする理由は、図６に示す
ように、導光板からの大部分の光が法線方向から左右の
約６３度の方向に出て、面光源（バックライト）の正面
からは、法線方向から左右の約６３度の方向に出てくる
光強度の約１０〜２０％の光しか得られないことによる
ものである（「フラットパネルデイスプレイ１９９２」
日経ＢＰ社発行、発行日１９９１年１１月１９日、２０
９頁〜２１２頁）。直下型の場合についても、拡散板か
らプリズムレンズに入射される光の角度が広く、観察者
に必要な角度範囲に制御する為である。このように、
二等辺三角柱プリズム型のレンチキュラーレンズを、面
光源の出光面側に設けることにより、光に指向性を持た
せ、角度を制御させていた。

【０００３】しかしながら、エッジライト型の面光源
（バックライト）においては、図４（ｂ）に示すように
導光板として透明樹脂等からなる両面平坦の板を用いた
場合には、光源から導光板へ入射された光は、光源から
離れるにしたがって導光板内を伝播する光強度が減衰る
ため、図４（ａ）の（イ）のグラフのように、その出力
光の輝度は光源から離れるに従い低下する。これに対応
するため、特開平１−２４５２２０号や実開平５−５５
１０３号に記載のような、図４（ｂ）に示す、導光板の
一面（出力側と反対側の）に光を拡散反射するインキで
絵柄（ドット）等を印刷し、光源からの距離に対応する
輝度分布を均一化していた。この方法は、インキ濃度
や、印刷ドットの面積密度を光源から遠ざかるに従って
増加する様にを変えたドットを印刷し、このドット部に
て乱反射された光をその位置において、対抗する面（出
力光面側）へ乱反射し、そこから出光するものである。
これにより、図４（ａ）の（ロ）のグラフのように光源
からの距離による輝度の差がなくなり、輝度分布は均一
化されていた。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】しかしながら、この導光板の一面（出力側
と反対側の）に光拡散反射性の絵柄（ドット等）を印刷
する方法の場合には、印刷された絵柄（ドット）が輝点
となり、観察者側から見える為、問題も多い。また、印
刷濃度や密度を変えて印刷する為、手間がかかり、生産
性の面でも問題がある。そして、印刷された絵柄（ドッ
ト）により光は乱反射されるため、乱反射の際の拡散角
が大き過ぎると言う問題もあった。本発明は、このよう
な状況のもと、エッジライト型の面光源（バックライ
ト）において用いられる導光板からの出力光の輝度が光
源からの距離に従い減衰することなく、均一なものを提
供しようとするもので、同時に、生産性の面でも量産に
向き、且つ、従来の印刷された絵柄（ドット）のように
拡散角が大きくなく効率的に出光の輝度を均一にできる
導光板を提供しようとするものである。また、このよう
な導光板を用いたエッジライト型の面光源を提供しよう
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の面光源用導光板
は、デイスプレイ等に用いられるエッジライト型面光源
用の導光板であって、導光板の出光面側と対向する側の
面に、断面形状がＶ状の溝を格子状に交叉させ、且つ該
Ｖ状の溝を光源から遠くなるに従い密に変化させて設け
たことを特徴とするものである。そして、上記におい
て、導光板の出光面側に光拡散板を設けたことを特徴と
するものであり、光拡散板の少なくとも一面に微凹凸を
設けたことを特徴とするものである。又、本発明の面光
源は、デイスプレイ等に用いられるエッジライト型面光
源であって、導光板として上記の導光板を用いたことを
特徴とするものである。尚、ここで、Ｖ状の溝が密にな
るとは、Ｖ状の溝同士の間隔が狭くなることを意味す
る。

【０００６】導光板は、アクリル板ガラス、ポリカーボ
ネート、ポリエチレンテレフタレート等の透明樹脂板或
いは硝子板からなり、厚さが１〜１０ｍｍ程度で均一厚
または断面が楔状のものが使用される。本発明の断面形
状がＶ状の溝（以下Ｖ溝と言う。）を設けた導光板の作
製方法としては、公知の射出成形機を用いる方法があ
る。この方法には、金型にＶ溝を設けて、あるいは平滑
面金型内にＶ溝形成用の賦形シートを挿入して、而る後
に金型を閉じ、成形キヤビテイ内に熔融樹脂を射出成形
する方法であり、樹脂を冷却、固化した後、金型を開
き、固化した樹脂板を金型、或いは賦形シートから離型
するという方法である。また、既存の表面平坦な樹脂板
を加熱軟化させ、これに金属性エンボス版や賦形シート
を載置して加圧し、樹脂が冷却固化した後、エンボス版
或いは賦形シートを離型することによりＶ溝賦形を行う
加熱プレス方法がある。他に、キヤステイング法もあ
る。尚、上記プラスチック賦形シートは、離型性シート
表面をＶ溝と同形状逆凹凸に成形する。

【０００７】Ｖ溝の形状としては、断面が図３（ｂ）
（イ）に示す頂角θが６０°≦θ≦１００°の３角形状
のものが好ましいが、図３（ｂ）（ロ）に示すような各
種形状でも良い。該Ｖ溝は断面と直角方向に直線的に延
設されている。（図１参照）Ｖ状の溝の深さは大きいと
観察者側から見えるため、できるだけ見えないようにす
るためには小さい方が良いが、出光側の輝度の均一性の
面からは大きい方が良い。図３（ｂ）（イ）にてＶ溝の
深さは１０〜１００μｍ程度が好ましい。勿論、Ｖ溝の
深さは、導光板の厚みより小である。

【０００８】Ｖ溝を含む導光板に形成する光反射層とし
ては、Ａｌ、Ｃｒ等金属蒸着膜等が挙げられる。基本的
には導光板裏面へ漏れる光を出面側に反射させる。光拡
散板は、Ｖ溝が観察者側から見えるため、できるだけみ
にくくするためにも必要で、設置されるが、出力光の輝
度の拡散角内分布、裏および光放出面内分布をより均一
化する。光拡散板としては公知の光拡散材（シリカ粉末
等）を練込んだ透明樹脂シートや砂目、梨地等微凹凸を
表面に形成した透明樹脂シートが用いられる。面光源用
の光源ランプとしては蛍光灯等の線光源が好ましいが、
白熱電球等の点光源でも良い。

【０００９】

【作用】本発明の面光源用導光板は、上記のような構造
にすることにより、光出射面内の出力光の輝度分布を、
光源からの距離に依存せず均一にすることを可能として
おり、同時に、導光板自体の製造を射出成形、加熱プレ
ス法、キヤステイング法により量産しやすいものとして
おり、さらに、従来の印刷絵柄（ドット）にを用いたも
のに比べ、Ｖ溝での光の散乱は小（光放出面の法線方向
付近に集中した指向性の散乱。（図３（ａ）参照）で光
の効率、輝度の均一性の面で優れたものとしている。詳
しくは、導光板の光を光放出面方向に偏光させ、出力さ
せる作用をなすＶ溝が２方向有り、しかもこれらが交叉
している為、放出光は導光板の左右方向、上下方向とも
に略等量放出される。また、該Ｖ溝の密度が光源から遠
ざかるに従って密となり、導光板裏面に入射する光量に
対するＶ溝から放出される光量の比率が、光源から遠ざ
かるに従って増大し、これが光源光の伝播距離にともな
う減衰を相殺している。そして、上記において、更に導
光板の出光面側に光拡散板を設けたことにより、Ｖ溝の
像を拡散させて、観察者側からＶ溝を見えにくくしてい
ると同時に輝度の均一性を一層良いものとしている。更
に、光拡散板の少なくとも一面に微凹凸を設けることに
より、より一層光拡散性を増し輝度の均一性を向上さ
せ、Ｖ溝を見えにくくしている。そして、本発明の面光
源は上記面光源用導光板を用いることにより、光源から
の距離に依存しない輝度の均一性の良い面光源の提供を
可能にしている。

【００１０】

【実施例】本発明の面光源用導光板の実施例を以下、図
等を参照して、詳細に説明する。図１は、本発明の面光
源用導光板の第一の実施例を示す図である。これは導光
板の片側サイドに光源を設ける場合に用いる導光板であ
るが、説明を分かり易くする為光源を一緒に図示してあ
る。図１（ａ）は断面図を、図１（ｂ）裏面（出光面側
でない面）からみた平面図を、図１（ｃ）はＶ溝部の拡
大斜視図である。本実施例の導光板１０のＶ溝１１は図
１（ｂ）にても分かるように、光源１５から離れるに従
いその間隔が密になるように配置している。図１（ｄ）
は第一の実施例の変形例で、第一の実施例の導光板出光
面に、Ｖ溝が観察者側から見にくくするためと、同時に
出光を拡散し、出光の方向性を均一化するための光拡散
板１２を設けたものである。

【００１１】以下、簡単にＶ溝１１を光源１５から離れ
るに従いＶ溝間の間隔が狭くなるよう、即ちＶ溝が密に
なるように配置する理由を図３を参照しながら説明す
る。上記実施例においては図３（ｂ）に示すように、Ｖ
溝形成面側はＡＬ薄膜からなる光反射層にて覆われてい
る。図３に示すように、光源部３５からの光は、導光板
の出光面側（表面側）で反射されたものは、裏面側（溝
形成面側）と反射を繰り返しながら光源から次第に遠く
へ伝達されていく。この光は光源近傍のものを除き、大
部分導光板表裏面の臨界角以上の為、全反射されるが、
裏面側の溝部に到達した光は、溝部の面により反射され
対向する表面側の面に達した光の一部は導光板表面にそ
の臨界角未満で入射する為、導光板外部へと出射して方
向を変える。したがって、このＶ溝部が密な程、その位
置において出射される光の量が多くなり、その位置よ
り、更に光源からの距離が遠くなる位置へ伝達される光
の量もそれに伴い減少することとなる。この為、本実施
例のように、Ｖ溝の間隔の大小を、即ちＶ溝の粗密を調
整することにより、光源からの距離と各位置における輝
度を調整できるのである。光源からの距離ｘと溝のピッ
チＰとの関係は図３（ｃ）に示すように、Ｐ（ｘ）＝ｂ
ｘ、Ｐ（ｘ）＝ｃｘ^1/n、或いはＰ（ｘ）＝ｄｅ^-ax等
の関数にすると良い。ここで、ａ、ｂ、ｃは実の定数、
ｎは自然数でｎ＝１．３〜２．０程度が好ましい。

【００１２】次いで、本発明の面光源用導光板の第二の
実施例を挙げる。図２は本発明の面光源用導光板の第二
の実施例を示したもので、導光板の両サイドに光源を設
けた時に用いる導光板である。図２（ａ）は断面図を、
図２（ｂ）裏面（出光面側でない面）からみた平面図を
示している。本実施例の場合も、実施例と同様に、Ｖ溝
の粗密により、光源からの距離と各位置の輝度との関係
を調整しており、図２（ｂ）に示すように導光板の中部
で密、両光源側で粗となってＶ溝が設けられている。図
２（ｃ）は第二の実施例の変形例で、第二の実施例の導
光板出光面に、Ｖ溝が観察者側から見にくくするため
と、同時に出射光を拡散し出射光の方向性を均一化する
ための光拡散層２２を設けたものである。

【００１３】尚、上記第一の実施例の導光板出光面側の
法線方向輝度を光源からの距離に対応して、測定してみ
た。比較例として図４（ｂ）に示す（イ）、（ロ）を同
一の条件にてその輝度を測定した。結果は、図４（ａ）
に示すように、本発明の面光源用導光板の場合、従来の
印刷絵柄（ドット）にて乱反射させて出光面側に光を射
出させる場合（（ロ）の場合）と同様に輝度の均一性に
ついては略全域で同程度となることが分かった。（イ）
の表裏両面が平坦面の場合は、図４（ａ）のグラフ
（イ）に示すように光源からの距離従い大きく輝度が減
小していく事が分かる。また、本発明の場合（（ハ）の
場合）は、全体的に輝度が（ロ）の場合に比べ高いこと
もわかった。これは、本発明の場合反射面により反射さ
れた光が光拡散インキに比べ拡散角が狭く、又光の吸収
も少なく効率的に対向する出光面（表面）から出射され
るためと判断される。

【００１４】次に、上記第一、第二の導光板を用い、そ
れぞれ図５（ａ）示すエッジライト型の面光源を作製し
てみたが、この面光源は、出光側における輝度分布が均
一化されていた。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、上記のように、エッジライト
型面光源（バックライト）装置において、光源からの距
離に依存せず、光出射面内の出力光の輝度分布を良いも
のとしている。従来の図４（ｂ）に示す印刷絵柄を用い
た場合よりも、光放出面の法線方向近傍の輝度の高いも
のを得ることを可能としている。更に、面光源用導光板
は、射出成形等によりＶ溝を導光板成形時に同時につく
ることができ、生産性の面では大量生産を可能にし、生
産コストの低減を可能としている。また、本発明は、上
記面光源用導光板を用いることにより、品質的に輝度の
面内均一性に優れ、生産コストの低いエッジライト型の
面光源の提供を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明面光源用導光板の実施例断面図

【図２】本発明面光源用導光板の実施例断面図

【図３】実施例面光源用導光板を説明するための図

【図４】実施例面光源用導光板の出光側輝度の均一性を
説明するための図

【図５】面光源を説明するための図

【図６】面光源出光側の出光方向と輝度（光量）量との
関係を説明するための図

【符号の説明】

１０、２０導光板１１、２１Ｖ溝１２、２２光拡散板１５、２５Ａ、２５Ｂ光源１６、２６Ａ、２６Ｂ蛍光灯３４光反射層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デイスプレイ等に用いられるエッジライ
ト型面光源用の導光板であって、導光板の出光面側と対
向する側の面に、断面形状がＶ状の溝を格子状に交叉さ
せ、且つ該Ｖ状の溝を光源から遠くなるに従い密に変化
させて設けたことを特徴とする面光源用導光板。
【請求項２】請求項１において、導光板の出光面側に
光拡散板を設けたことを特徴とする面光源用導光板。
【請求項３】請求項２における光拡散板の少なくとも
一面に微凹凸を設けたことを特徴とする面光源用導光
板。
【請求項４】デイスプレイ等に用いられるエッジライ
ト型面光源であって、導光板として請求項１ないし３の
導光板を用いたことを特徴とする面光源。