JPH11109136A

JPH11109136A - 面状光源用導光板

Info

Publication number: JPH11109136A
Application number: JP9272382A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Uchiyama; 充内山; Toshihiro Tanaka; 利弘田中
Original assignee: SHIMURA KAKEN KOGYO KK; Kimoto Co Ltd
Current assignee: SHIMURA KAKEN KOGYO KK; Kimoto Co Ltd
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-23
Anticipated expiration: 2017-10-06
Also published as: JP3886072B2

Abstract

(57)【要約】【課題】面状光源装置に用いた場合に高い輝度が得ら
れ、且つ輝度分布の微調整が可能である導光板を提供す
る。【解決手段】少なくとも一つの側面を光入射面とし、こ
れと略直交する一方の面を光出射面１０ｂとする導光板
１０の裏面１０ｃに、断面Ｖ字状の直線状溝３１と円錐
状の凹部３２の組み合わせからなる光出射用のパターン
３０を形成する。直線状溝３１は光入射面と垂直方向に
配設され、溝の傾斜面の面積が光入射面から離れるにつ
れて大きくなるように形成され、円錐状凹部３２は溝３
１と溝３１との間に多数、配設され、円錐形状が光入射
面から離れるにしたがって大きくなるように形成されて
いる。直線状溝と円錐状凹部を組合せることにより、導
光板内を種々の方向に進む光に対し、それをほぼ光出射
面方向に向けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、各種表示装置のバ
ックライトとして用いられる面状光源装置、あるいは電
飾看板等のディスプレイ用面状光源装置に用いられる導
光板に関し、特に導光板の少なくとも一つの側端面に光
源を配置してなる、いわゆるエッジライト方式の面状光
源装置に好適な導光板に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッジライト方式の面状光源装置は、図
３に示すように導光板１の側端面に光源２を配置し、光
源２の周囲及び導光板の下面に反射板３を配置した構造
を有し、導光板１の上面を光出射面としている。このよ
うな面状光源装置は、光源から離れるにつれ出射する光
量が減少する傾向にあり、これを防止することが要求さ
れるとともに、高輝度を得るために光出射面から出射さ
れる光のうち、より多くの光が垂直方向（光出射面と垂
直な方向）を向くことが要求される。

【０００３】前者の要求を満たすものとして、断面を光
源から離れるにつれて薄くなるようなくさび形にした導
光板（特開昭５１−８８０４２号公報）や光源から離れ
るにつれて面積が大きくなるように、光拡散パターンを
形成させた導光板が（特開平１−２４１５９０号公報
等）が知られている。また光拡散パターンを目立たなく
するために拡散シート或いは拡散フィルムが併用され
る。光拡散シートは図３に４で示すように通常光出射面
の上に配置される。

【０００４】一方、後者の要求を満たすものとして、光
出射面の反対側の面を粗面化した導光板や、プリズムシ
ートを導光板の上面或いは下面に配置した面状光源装置
が周知である。導光板内から出射した光はプリズムシー
トによって向きを変えられ、光出射面に垂直な方向に近
い方向に向けられる。これにより面状光源装置の輝度を
大幅に改善することができる。

【０００５】しかし一般にプリスムシートは高価であ
り、また部品数が増加することにより面状光源装置の組
み立て作業が増す等の問題があり、これを改善するため
に、導光板を射出成形によって製造し、導光板自体にプ
リズムのような光出射用のパターンを形成することが提
案されている（特開平７−１６８０２６号公報、実用新
案登録３０３９６６９号など）。特開平７−１６８０２
６号公報に記載された導光板は、光出射面の反対側の面
に光源と平行なＶ字状溝を形成し、光源から離れるにし
たがって溝を大きくしたもので、光源と平行なＶ字状溝
によって光出射面に向う光量を大きくし輝度の改善を図
ると共に、Ｖ字状溝の大きさを変化させることにより放
射光の面積分布を全面にわたって略均一となるようにし
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の導光板にお
いて、発光させるためのパターンを点状の粗面にした場
合、面光源としての均一性は高いが、輝度が低いという
問題があった。一方、高い輝度を得るために、断面Ｖ字
状の溝を導光板の内部深く設けた場合には、溝が形成さ
れた部分（発光部）とそれ以外の部分（非発光部）の輝
度差が大きく、拡散フィルムを用いてもパターンを消す
のが難しかった。またＶ字状の溝の場合、均一な輝度分
布を得ることが困難であり、特開平７−１６８０２６号
公報に記載された導光板でも十分とは言えなかった。

【０００７】さらに最近では均一な輝度分布の他に、動
画を写し出す場合等に中央部のみを明るくするなど、輝
度分布を微調整するという要請も出ているが、上記従来
の導光板では輝度分布の微調整をすることはできなかっ
た。

【０００８】そこで本発明の目的は、面状光源に用いた
場合に高い輝度が得られ、且つ均一な輝度分布が得られ
る導光板を提供することにある。本発明の別な目的は、
輝度分布の微調整が可能である導光板を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に研究を行った結果、導光板の光出射面の裏面に、断面
Ｖ字状の直線状溝と、円錐状の凹部を組み合わせたパタ
ーンを形成することによって、輝度分布の微調整がしや
すくなり、全面均一の輝度分布にしたり、動画用の場合
のように中央部ほど輝度を高めたりといった任意の輝度
分布が得られることがわかった。尚、この説明において
輝度とは、本発明の導光板を面状光源に適用した場合に
おける面状光源としての輝度をいうものとする。

【００１０】即ち、本発明の導光板は、少なくとも一つ
の側面を光入射面とし、これと略直交する一方の面を光
出射面とし、この光出射面またはその裏面の少なくとも
一方に光出射用のパターンを形成してなる導光板におい
て、光出射用のパターンが断面Ｖ字状の直線状溝と円錐
状の凹部の組み合わせからなるものであり、好適な態様
において、直線状溝は光入射面と垂直方向に配設され、
溝の傾斜面の面積が光入射面から離れるにつれて大きく
なるように形成されている。

【００１１】また本発明の好適な態様において、円錐状
凹部は隣接する溝と溝の間に配設され、円錐形状が光入
射面から離れるにしたがって大きくなるように形成され
ている。

【００１２】直線状溝と円錐状凹部を組合せることによ
り、導光板内を種々の方向に進む光に対し、それをほぼ
光出射面方向に向けることができ、これにより高い輝度
を得ることができる。円錐状凹部の分布や形状を変える
ことにより輝度分布を任意に調整することができる。ま
た円錐状凹部が溝と溝との間に存在することによって、
直線状溝のある部分とその間の部分との輝度差を解消す
ることができ、光出射用のパターンを目立たなくするこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の導光板を図面を参
照して詳述する。

【００１４】図１は本発明の導光板１０の一実施例を示
す斜視図で、この図では本発明の特徴である光出射用の
パターンをわかりするために、光出射面１０ｂを下に、
裏面１０ｃを上に示している。また光出射用のパターン
は現実のサイズよりも拡大して記載している。

【００１５】この導光板１０は１側端面１０ａが厚く、
それから離れるにしたがって厚さが減少するような断面
くさび状の板からなり、側端面１０ａ側に光源２が配置
され、光入射面をなす。例えば、光入射面側の導光板の
厚みは通常１０〜２mmであり、これに対し光入射面と反
対側端面側の厚みはそれより薄く、３〜０．２mmの範囲
とすることが好ましい。尚、図示する実施例では導光板
の形状がくさび形状である場合を示したが、本発明にお
いて導光板は上下面が平行であってもよく、また一部平
行で途中からくさび形状となるものであってもよい。く
さび状にした場合には、輝度の面積分布をより均一にす
ることができる。

【００１６】裏面１０ｃに設けられた光出射用のパター
ン３０は、光出射面１０ｂと垂直な方向（以下、Ｙ方向
という）に形成された多数の断面Ｖ字状の直線状溝３１
と、これら直線状溝３１の間に形成された円錐状凹部３
２とからなり、導光板内を臨界角内で略Ｙ方向に進む光
を光出射面１０ｂ側に向ける。

【００１７】直線状溝３１は、図２（ａ）に示すように
両側の傾斜面３１ａ、３１ｂと裏面１０ｃとのなす角Ａ
及びＢが等しいか略等しいＶ字状で、頂角θ1は６０〜
１２０゜、好ましくは７０〜１００゜の範囲とする。頂
角θ1が６０゜より小さい場合、光を出射面に対し垂直
に向ける効果が弱い。また本発明の導光板を射出成形等
により製造する際の製造上の観点からも６０゜以上が好
ましい。即ち６０゜より小さいと成形用の型を加工する
刃（バイト）の耐久性が悪くなり、型からの導光板の取
り出しがしにくくなる。頂角θ1が１２０゜より大きい
と、溝による光出射効果が弱くなる。

【００１８】また直線状溝３１は、光入射面１０ａ側か
ら離れるにつれ傾斜面の面積が大きくなるように形成さ
れている。傾斜面の面積は、溝の幅或いは深さを変化さ
せることにより変化するが、この場合、光入射面１０ａ
と平行な断面の形状は相似形とし、溝の幅及び深さを大
きくする。このように溝の大きさを変化させることによ
りＹ方向に沿った輝度の均一性を高めることができる。

【００１９】直線状溝３１の深さは、導光板の全体の大
きさや構成により異なる。一例として縦４５mm横６０mm
程度の導光板では、一番浅いところ（光入射面１０ａ
側）で約５０〜２００μｍ、一番深いところで約３００
〜３５０μｍが好ましい。

【００２０】直線状溝３１の溝と溝との間隔（ピッチ）
は、拡散フィルムを通したときにパターンが見えない程
度とすることが好ましく、溝の中心線（谷部）の間隔で
１０００μｍ以下が好ましい。

【００２１】円錐状凹部３２は、導光板内で種々の方向
に向う光に対して、光出射面方向に光を向ける機能を有
し、これにより、直線状溝のみの場合に比べ輝度を向上
するとともに、直線状溝による線状のパターンを目立た
なくする効果がある。

【００２２】円錐状凹部３２の頂角θ2は、図２（ｂ）
に示すように４５〜９０゜が好ましく、さらに好ましく
は６０〜８０゜の範囲とする。頂角θ2が４５°より小
さいと、成形時に型から取外しにくくなる。９０゜より
大きくすると、直線状溝３１のピッチを広げることにな
り、輝度分布の微調整が難しくなる。

【００２３】円錐状凹部３２は、光入射面１０ａ側から
離れるにつれ大きくなるように形成されている。この場
合にも「大きくなる」とは、光入射面１０ａと平行な断
面の形状は相似形であって、円錐の底部直径及び深さが
大きくなるという意味であり、このように凹部の大きさ
を変化させることによりＹ方向に沿った輝度の均一性を
高めることができる。

【００２４】深さは、導光板の全体の大きさや構成によ
り異なる。一例として縦４５mm横６０mm程度の導光板で
は、一番小さい円錐状凹部３２の深さは約１０〜５０μ
ｍ、一番深大きい凹部３２の深さは約３００〜６００μ
ｍが好ましい。

【００２５】円錐状凹部３２の溝方向（Ｙ方向）のピッ
チは、均等でも凹部の大きさに合せて変化させてもよ
く、頂点間の間隔で数１０〜数１００μｍとする。

【００２６】光出射面１０ｂは、平滑であってもよい
が、光出射面から効率よく光を出射させるために、ドッ
ト、ストライプ、梨地状等の光拡散パターンを設けるこ
とが好ましい。光拡散パターンは光出射面１０ｂ上に印
刷によって形成することも可能であるが、後述するよう
に射出成形によって本発明の導光板を製造する際に、裏
面１０ｃの光出射用パターンと同時に光出射面１０ｂの
光拡散パターンを設けるようにすることが好ましい。

【００２７】導光板の素材は特に限定されないが、射出
成形で製造できるという製法上の利点及び透明性及び屈
折率等の光学特性からポリメチルメタクリレート（ＰＭ
ＭＡ）、メチルメタクリレートと他の（メタ）アクリレ
ートとの共重合体、ポリカーボネート等の透明樹脂を用
いることが好ましい。

【００２８】本発明の導光板は、上記樹脂を用いて、射
出成形或いはコンプレッション成形することにより製造
することができ、このとき上述した光出射用パターン３
０及び光拡散パターンを導光板１０の両面に形成するこ
とができる。

【００２９】このような構成の導光板は、図３に示した
面状光源装置の導光板１として用いることができる。光
源２から導光板１内に入射した光は、直線状溝３１或い
は円錐状凹部３２の各傾斜面において進行方向を変更さ
れ、光出射面１０ｂ方向に向けられる。この際、直線状
溝３１の傾斜面は一定の方向を向いているのに対し、円
錐状凹部３２の傾斜面は曲面になっているので、種々の
方向に進む光を光出射面側に向けることができる。また
導光板内の光量は光入射面１０ａから離れるにつれて減
少するが、光入射面１０ａから離れるにつれてＶ字状溝
３１及び円錐状凹部３２の各傾斜面の面積が増加するの
で、光出射面１０ｂに向う光の割合が多くなり、全体と
して均一な分布で光出射面１０ｂから光が出射される。
これにより面状光源装置の均一な輝度分布を達成でき
る。

【００３０】このように本発明の導光板は、単独で用い
た場合にも面状光源装置の輝度を向上させ且つ均一な輝
度分布とすることができるが、更に光出射用パターン３
０を見えなくさせて、光の均一度を高めるために拡散フ
ィルムを光出射面上に置くことが好ましい。また光出射
面或いは裏面に公知のプリズムシートを併用してもよ
く、その場合さらに高い輝度が得られる。

【００３１】

【実施例】

実施例１ＰＭＭＡ樹脂を用いて、縦及び横のサイズが３インチ
で、断面形状がくさび形（厚さ：最厚部３ｍｍ、最薄部
０．５ｍｍ）の導光板を射出成形により成形した。この
射出成形により導光板の裏面には、図１に示すようにＶ
字状溝と、円錐状凹部を形成し、光出射面には粗面ドッ
トパターンを形成した。Ｖ字状溝は両傾斜面のなす角度
が７０°で、光入射面の深さが１５０μｍで、入射面か
ら離れるにつれて幅及び深さが大きくなるようし、光入
射面の反対面の深さ３５０μｍとなるようにした。溝間
の間隔（溝の谷と谷との間）は５００μｍとした。

【００３２】一方、円錐状凹部は頂角６０°で、光入射
面の深さを３５μｍとし、光入射面から離れるにつれて
大きくなるようし、光入射面の反対面の深さを４５０μ
ｍとした。凹部間のピッチ（頂点と頂点の間隔）は均等
に５００μｍとした。

【００３３】この導光板の厚みが厚い方の辺に、２．６
φの冷陰極管を設置し、冷陰極管の周囲に反射フィルム
（商品名ＧＲ３８Ｗ：（株）きもと）を巻き付けた。ま
た導光板の下側に反射板（商品名：レフホワイト：
（株）きもと）を設置するとともに、導光板の光出射面
側に拡散フィルム（商品名ライトアップＭＸ：（株）き
もと）とを積層しバックライトを作製した。

【００３４】このバックライトに管電流５ｍＡを流し、
バックライトを点灯し、輝度を測定した。輝度測定は輝
度計ＢＭ−８（（株）トプコン製）を用いて図４に示す
ように９点の測定値の平均を取った。その結果、平均３
６００cd／ｍ²の輝度が得られた。比較例導光板として裏面が平らである以外は実施例１と同様の
構成のものを用い、実施例１と同様に比較用バックライ
トを作製した。このバックライトについても実施例１と
同様に輝度を測定した結果、平均３０００cd／ｍ²の輝
度しか得られなかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明による導光板は、光出射用パター
ンとして断面Ｖ字状の直線溝と円錐状凹部とを組合せる
ことにより、正面方向の高い輝度と均一な輝度分布が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導光板の一実施例を示す斜視図。

【図２】本発明の導光板における光出射用パターンの要
部を示す図で、（ａ）はＶ字状直線溝の断面図、（ｂ）
は円錐状凹部の断面図。

【図３】本発明及び従来の導光板が適用される面状光源
装置の概略構成図。

【図４】面状光源装置（バックライト）の輝度測定方法
を説明する図。

【符号の説明】

１０・・・・・・導光板１０ａ・・・・・・光入射面１０ｂ・・・・・・光出射面１０ｃ・・・・・・裏面２０・・・・・・光源３０・・・・・・光出射用パターン３１・・・・・・直線状溝３２・・・・・・円錐状凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの側面を光入射面とし、こ
れと略直交する一方の面を光出射面とし、この光出射面
またはその裏面の少なくとも一方に光出射用のパターン
を形成してなる導光板において、前記光出射用のパター
ンが断面Ｖ字状の直線状溝と円錐状の凹部の組み合わせ
からなることを特徴とする導光板。
【請求項２】前記直線状溝は前記光入射面と垂直方向に
配設され、溝の傾斜面の面積が光入射面から離れるにつ
れて大きくなることを特徴とする請求項１記載の導光
板。
【請求項３】前記円錐状凹部は前記溝と溝との間に配設
され、円錐形状が前記光入射面から離れるにしたがって
大きくなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項４】請求項１ないし３記載の導光板において、
光出射面と直交する断面の形状がくさび状であることを
特徴とする導光板。
【請求項５】前記直線状溝は、２つの傾斜面のなす角度
が６０〜１２０゜の範囲であることを特徴とする請求項
１記載の導光板。
【請求項６】前記円錐状凹部は、頂角が４５〜９０゜の
範囲であることを特徴とする請求項１記載の導光板。