JP2011146238A - Light guide plate, backlight unit, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光板、バックライトユニット及び表示装置に関する。 The present invention relates to a light guide plate, a backlight unit, and a display device.
近年、TFT（Thin Film Transistor）型液晶パネルやSTN（Super Twisted Nematic）型液晶パネルを使用した液晶ディスプレイ装置は、主としてOA分野のカラーノートパソコンを中心に商品化されている。この種のバックライト方式に採用されているバックライトユニットとしては、大別して冷陰極管（CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp）等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、エッジライト方式）と、導光板を用いずにCCFL等の光源ランプからの光で直接照明する「直下型方式」の２種類の方式がある。 In recent years, liquid crystal display devices using TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal panels and STN (Super Twisted Nematic) type liquid crystal panels have been commercialized mainly for color notebook personal computers in the OA field. The backlight unit used in this type of backlight system is roughly divided into a light source lamp such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) and a flat plate made of acrylic resin with excellent light transmission. There are two types: “light guide plate light guide method” (so-called edge light method) that makes multiple reflections in the light guide plate, and “direct type” that directly illuminates with light from a light source lamp such as CCFL without using the light guide plate There is a method.
一方、直下型方式のバックライトは、導光板の利用が困難な大型の液晶テレビなどのディスプレイ装置に用いられている。直下型バックライト方式のディスプレイとしては、図１２に示す液晶ディスプレイ装置が一般的に知られている。この液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板１０１、１０３で挟んでなる液晶パネル１０２が上部に位置して配設され、液晶パネル１０２の下側面にCCFL等からなる光源１０５が配置される。更に、光源１０５の上面側には拡散板１０４のような光学シートが設けられている。また、光源１０５の背面には、光源１０５から液晶パネル１０２と反対方向に向かう光を液晶パネル１０２側に反射させるリフレクタ１０６が配置されている。よって、光源１０５から射出される光は拡散板１０４で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル１０２の有効表示エリアに集光させる。
On the other hand, direct type backlights are used in display devices such as large liquid crystal televisions where it is difficult to use a light guide plate. A liquid crystal display device shown in FIG. 12 is generally known as a direct backlight type display. In this liquid crystal display device, a
「直下型方式」のディスプレイ装置に用いられている拡散板１０４は、液晶ディスプレイ装置の構成上、線状光源の光を散乱させ、且つ光源が透けて見えないことが求められる為、光散乱粒子が配合されており、近年の直下型方式の急増に合わせて種々の開発が行なわれてきた。その多くは、高透過、高拡散を目的とし、光散乱粒子の種類や粒径、配合量を線御するものであり、光散乱粒子としては、真球状粒子をしようしたものが報告されている。
The
しかし、拡散板の光散乱粒子として真球状粒子のみを使用した場合、視野角を広げるような拡散特性となり、ランプイメージは明るい部分が広がった状態で確認され、比較的明るい部分と比較的暗い部分がストライプ状の輝度ムラとして視認できてしまう。この明るい部分と暗い部分の差を確認しにくいように光透過率を落とす為、正面輝度が低下するという問題があった。図１２に示した液晶ディスプレイ装置でも、視野角制御は拡散板１０４の拡散性にのみ委ねられている為、その制御は難しく、液晶表示画面の中心は明るく、周辺に近いほど暗くなる特性は避けられない。従って、液晶表示画面を横から見たときの輝度低下が大きく、光の利用効率の低下を招いる為、種々の光学フィルムを拡散板の上に積層することで問題の解決が図られている。
However, when only spherical particles are used as the light scattering particles of the diffuser plate, the diffusion characteristics expand the viewing angle, and the lamp image is confirmed in a state where the bright part is spread, and the relatively bright part and the comparatively dark part. However, it can be visually recognized as striped luminance unevenness. Since the light transmittance is lowered so that it is difficult to confirm the difference between the bright part and the dark part, there is a problem that the front luminance is lowered. Also in the liquid crystal display device shown in FIG. 12, since the viewing angle control is left only to the diffusivity of the
以上に述べた直下型方式のディスプレイ装置は、エッジライト方式に比べて、面全体を均一に照らし易い為、大型ディスプレイにおいて多く採用されてきたが、光源上に種々の光学シートを積層する構造が近年開発著しいディスプレイ装置の薄型化の阻害要因ともなる為、最近では大型ディスプレイにおいてもエッジライト方式が採用されつつある。 The direct type display device described above has been widely used in large displays because it easily illuminates the entire surface uniformly compared to the edge light method, but has a structure in which various optical sheets are stacked on a light source. In recent years, the edge light system is being adopted even in large-sized displays because it becomes a hindrance to thinning of display devices that have been developed in recent years.
エッジライト方式のバックライトユニットが搭載された液晶ディスプレイ装置としては、例えば図１３に示すものが一般に知られている。この種の液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板１０１、１０３で挟んでなる液晶パネル１０２が上部に位置して配設され、液晶パネル１０２の下側面に、略長方形の板状を呈するポリメチルメタクリレート（PMMA）やアクリル等の透明な基材からなる導光板１１７が配置されており、この導光板１１７の上面、即ち光射出面に拡散フィルム（拡散層）１１４が設けられている。更に、導光板１１７の下面に、導光板１１７に導入された光を効率よく液晶パネル１０２に向けて均一になるように散乱して反射される為の散乱反射パターン部（図示せず）が印刷などによって設けられると共に、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム（反射層）１１８が設けられている。
As a liquid crystal display device on which an edge light type backlight unit is mounted, for example, the one shown in FIG. 13 is generally known. In this type of liquid crystal display device, a
また、上記導光板１１７には、その短側部に光源ランプ１１６が設けられており、更に、光源ランプ１１６の光を効率よく導光板１１７に入射させるべく、光源ランプ１１６の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター１１５が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（チタニア）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し、乾燥・形成したものであり、導光板１１７内に入射した光に指向性を付与し、光射出面へと導くようになっており、高輝度化を図る為の工夫がなされている。
The
最近では、光利用効率を向上して更なる高輝度化を図るべく、図１４に示すように、拡散フィルム１１４と液晶パネル１０２との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）１１９、１２０を設けることが提案されている。このプリズムフィルム１１９、１２０は導光板１１７の光射出面から射出され、拡散フィルム１１４で拡散された光を高効率で液晶パネル１０２の有効表示エリアに集光させるものである。
Recently, a prism film (prism layer) having a light condensing function is provided between the
また、正面輝度や面光源としての均一性を向上させる試みとして、導光板１１７の形状を光源から離れるほど薄肉化していく楔形にしたものや、所定の形状を付与した反光射出面に金属蒸着を行なったり、異屈折率素材を隣接させたりすることで反射パターンを印刷することの代替とする等の工夫が行なわれているが、やはり画像品位を保つ為には、光学シートの併用が必要になっている（特許文献１、２）。
In addition, as an attempt to improve the front luminance and uniformity as a surface light source, the
これに対し、更なるディスプレイ装置の薄型化の要求だけではなく、部材点数の低減によるコスト削減にもつながるとして、導光板１１７の光射出面及び半光射出面の両面に所定の凹凸形状を付与することで、光学シートを積層するのと同様の効果を狙った導光板も開発されている。これらの導光板の作製方法としては、所望の形状を正確に成形する為、一般にレーザ切削や射出成形が採用されてきた。（特許文献３〜５）。
In contrast to this, not only the demand for further thinning of the display device but also the cost reduction due to the reduction in the number of members, a predetermined uneven shape is imparted to both the light emitting surface and the semi-light emitting surface of the
しかしながら、レーザ切削や射出成形による成形は大量生産に向かなかったり、ウェルドライン等の外観不良により歩留まりが上がらなかったりする欠点がある。また、反光射出面に光反射層を設ける場合は、工程数やライン長が増加し、コストの観点で不利となる。 However, laser cutting and injection molding are disadvantageous in that they are not suitable for mass production and the yield does not increase due to poor appearance such as weld lines. In addition, when a light reflecting layer is provided on the light exit surface, the number of processes and the line length increase, which is disadvantageous from the viewpoint of cost.
一方、大量生産が可能で生産コストが抑えられることが知られている押出成形方法では、従来用いられてきた印刷や蒸着による反射層の付与や、光源から遠くなるほど厚みが薄くなるようなテーパーのかかった形状を作製することは不可能であった。 On the other hand, the extrusion method, which is known to be capable of mass production and reduce production costs, has been provided with a reflective layer by printing or vapor deposition that has been used in the past, and has a taper that decreases in thickness as it gets farther from the light source. It was impossible to produce such a shape.
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、安定した大量生産が可能であり、高い正面輝度と均一な輝度分布を実現する導光板、及び前記導光板を用いたバックライトユニット、並びに表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can be stably mass-produced. A light guide plate that realizes high front luminance and uniform luminance distribution, a backlight unit using the light guide plate, and An object is to provide a display device.
上記目的を達成する為に、請求項１はエッジライト型の表示装置に用いられる、光源の照射光を画像表示パネル側に射出する導光板であって、熱可塑性樹脂からなる透明な矩形板状の押出一体成形品であり、画像表示パネルに対向して位置する、光を射出する光射出面と、前記画像表示パネルの反対側に位置する反光射出面と、前記光射出面と前記反光射出面に略垂直な光入射面を少なくとも一面有し、前記反光射出面に、曲面から構成される複数の溝が、前記光入射面と前記反光射出面の接合辺に平行に延在し、隣り合う溝が互いに離れて形成されていることを特徴とする導光板である。 In order to achieve the above object, claim 1 is a light guide plate used in an edge light type display device for emitting light emitted from a light source to the image display panel side, and is formed of a transparent rectangular plate made of a thermoplastic resin. A light emitting surface for emitting light, facing the image display panel, a reflection emitting surface located on the opposite side of the image display panel, the light emitting surface and the reflection emitting At least one light incident surface substantially perpendicular to the surface, and a plurality of grooves composed of curved surfaces extend in parallel to the joint side of the light incident surface and the anti-light exit surface, and are adjacent to each other. The light guide plate is characterized in that matching grooves are formed apart from each other.
また、請求項２は、前記溝の延在方向に垂直な面での前記溝の断面は、前記溝の前記光入射面に近い方の淵部から始まり、前記淵部から溝の最深部までの幅ｄ１に対し７０〜９０％の幅を有する曲線を第１の曲線とし、前記淵部から前記最深部までの曲線のうち、前記第１の曲線以外の曲線を第２の曲線としたとき、前記第１の曲線の前記溝の淵部における接線と、前記反光射出面とのなす角度が０°より大きく６０°未満であり、前記第１の曲線の曲率半径Ｒ１が前記第２の曲線の曲率半径Ｒ２よりも大きく、前記曲率半径の変異点が滑らかな連続性を有していることを特徴とする請求項１に記載の導光板である。 Further, according to a second aspect of the present invention, a cross section of the groove in a plane perpendicular to the extending direction of the groove starts from a flange portion closer to the light incident surface of the groove, and extends from the flange portion to the deepest portion of the groove. When a curve having a width of 70% to 90% with respect to the width d1 is a first curve, and a curve other than the first curve is a second curve among the curves from the buttocks to the deepest part The angle between the tangent to the groove of the first curve and the reflected light exit surface is greater than 0 ° and less than 60 °, and the radius of curvature R1 of the first curve is the second curve. 2. The light guide plate according to claim 1, wherein the curvature radius is larger than the curvature radius R <b> 2 and the variation point of the curvature radius has smooth continuity.
また、請求項３は、前記溝の断面は、前記溝の最深部を中心に左右対称であることを特徴とする請求項２に記載の導光板である。 According to a third aspect of the present invention, in the light guide plate according to the second aspect, the cross section of the groove is symmetrical with respect to the deepest portion of the groove.
また、請求項４は、前記溝の前記光入射面に近い方の淵部から溝の最深部までの幅ｄ１と、前記溝の他方の淵部から前記溝の最深部までの幅ｄ２との距離が、４＜ｄ１／ｄ２＜１０ の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の導光板である。 According to a fourth aspect of the present invention, a width d1 from the flange portion of the groove closer to the light incident surface to the deepest portion of the groove and a width d2 from the other flange portion of the groove to the deepest portion of the groove The light guide plate according to claim 2, wherein the distance satisfies a relationship of 4 <d1 / d2 <10.
また、請求項５は、前記隣り合う溝の間に、前記光射出面と略平行な略平面が存在す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である。 A fifth aspect of the present invention is the light guide plate according to any one of the first to fourth aspects, wherein a substantially flat surface substantially parallel to the light exit surface is present between the adjacent grooves.
また、請求項６は、前記隣り合う溝の間の距離が、光源から遠ざかる程狭くな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である。 A sixth aspect of the present invention is the light guide plate according to any one of the first to fifth aspects, wherein the distance between the adjacent grooves becomes narrower as the distance from the light source increases.
また、請求項７は、前記溝の深さが、光源から遠ざかる程高くなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに導光板である。 A seventh aspect of the present invention is the light guide plate according to any one of the first to sixth aspects, wherein the depth of the groove increases as the distance from the light source increases.
また、請求項８は、全光線透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の導光板である。 Moreover, Claim 8 is a light-guide plate in any one of Claim 1 thru | or 7 whose total light transmittance is 90% or more.
また、請求項９は、前記導光板を構成する熱可塑性樹脂がポリカーボネートであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の導光板である。 A ninth aspect of the present invention is the light guide plate according to any one of the first to eighth aspects, wherein the thermoplastic resin constituting the light guide plate is polycarbonate.
また、請求項１０は、請求項１乃至９のいずれかに記載の導光板と、前記導光板の前記入射面に対向して備えられた少なくとも１つの光源とを有するバックライトユニットである。 A tenth aspect of the present invention is a backlight unit including the light guide plate according to any one of the first to ninth aspects and at least one light source provided to face the incident surface of the light guide plate.
また、請求項１１は、前記光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項１０に記載のバックライトユニットである。 The eleventh aspect is the backlight unit according to the tenth aspect, wherein the light source is an LED.
また、請求項１２は、前記光源がＣＣＦＬであることを特徴とする請求項１０に記載のバックライトユニットである。 The twelfth aspect of the present invention is the backlight unit according to the tenth aspect, wherein the light source is a CCFL.
また、請求項１３は、請求項１０乃至１２のいずれかに記載のバックライトユニットと、画像表示パネルとを有する表示装置である。 A thirteenth aspect is a display device including the backlight unit according to any one of the tenth to twelfth aspects and an image display panel.
本発明によれば、安定した大量生産が可能であり、高い正面輝度と均一な輝度分布を実現する導光板、及び前記導光板を用いたバックライトユニット、並びに表示装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, stable mass production is possible, and it is possible to provide a light guide plate that realizes high front luminance and uniform luminance distribution, a backlight unit using the light guide plate, and a display device. Become.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、形状に関しては、図を元に説明するが、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図は模式図であり、各部位の縮尺は実際とは一致しない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the shape will be described with reference to the drawings, but the same or similar functions are denoted by the same reference numerals throughout the drawings, and redundant description will be omitted. Moreover, each figure is a schematic diagram, and the scale of each part does not correspond with the actual.
本発明に係る導光板は、図１３に示すエッジライト型の表示装置等に用いられる導光板であり、図１にその一例を示す。
導光板１０は熱可塑性樹脂からなる透明な矩形板状の押出一体成形品である。
The light guide plate according to the present invention is a light guide plate used in the edge light type display device shown in FIG. 13, and FIG. 1 shows an example thereof.
The
図１に示すように、導光板１０は、画像表示パネル側に光を照射する光射出面１２と、前記光射出面に対向する面である反光射出面１４と、光源の光が入射する光入射面１６を少なくとも一面有する。光入射面１６は、光射出面１２と反光射出面１４に略垂直な面である。
As shown in FIG. 1, the
反光射出面１４には、曲面で構成される溝１８が、光入射面１６と反光射出面１４との間の接合辺１１と平行に延在するように形成されている。即ち、溝１８は反光射出面１４が仰向けになるように（図１と上下逆に）置いたときに凹となる形状を構成している。
溝１８は間隔をおいて互いに略平行に複数形成されている。即ち互いに隣り合う溝の間には略平面が存在する。
A
A plurality of
本実施の形態の導光板１０に光入射面１６から光源の光が入射すると、入射した光のうち、反光射出面１４に到達した光は、反光射出面１４で屈折、反射される。ここで、反光射出面１４に曲面で構成される溝１８を形成しているため、溝１８で屈折、反射される光は、光の進行方向が多岐に亘ることとなる。
When light from the light source is incident on the
溝１８に達して屈折する光は、溝から導光板外に射出され、リフレクタに向かって進む。そして、導光板下に配されたリフレクタによって再度導光板内に入射して光射出面に向かう。一方、溝１８の境界面で全反射した光は、導光板内部を通って光射出面１２側に向かう。
その結果、曲面で構成された溝１８で屈折、反射された光は、光射出面の方々に散らばる。つまり、光射出面における輝度の均一化の面で利点がある。
The light that reaches the
As a result, the light refracted and reflected by the
ここで、仮に、前記溝を平面で構成した場合、例えば溝の延在方向と垂直な面での断面図が三角形状である場合は、溝に到達して屈折または散乱する光の進行方向が限られる為、光射出面における輝度のムラが大きくなる点で不利である。 Here, if the groove is configured as a flat surface, for example, if the cross-sectional view in a plane perpendicular to the extending direction of the groove is triangular, the traveling direction of the light that reaches the groove and is refracted or scattered is Therefore, it is disadvantageous in that the luminance unevenness on the light exit surface becomes large.
また、溝１８を、隣り合う溝と間隔をおいて略平行に形成したのは、複数の溝１８を互いに交差するように形成した場合、反光射出面の最外面に先端が細くなる箇所が発生する為、傷が付きやすくなる危険性が高まる点で不利となるためである。また、平行な溝同士が接する配置は鋭角な箇所が生じるため耐擦傷性の面で不利となるためである。
これに対し、反光射出面側に溝１８を隣り合う溝と間隔をおいて略平行に形成した場合、全ての溝間に略平面が存在し、最外面が略平面で構成されるため、耐擦傷性の面で有利である。
In addition, the
On the other hand, when the
次に、反光射出面に設けられた溝の形状について詳細に説明する。図２、３、６は、本発明に係わる導光板を反光射出面１４に設けられた溝１８の延在方向と垂直な面で切った場合の断面模式図、図４、５、７は前記断面図の溝部分のみを拡大した模式図である。
Next, the shape of the groove provided on the reflected light exit surface will be described in detail. 2, 3, and 6 are schematic cross-sectional views when the light guide plate according to the present invention is cut along a plane perpendicular to the extending direction of the
図から分かる様に、反光射出面１４に設けられた溝１８は、光入射面１６と反光射出面１４との間の接合辺１１と平行方向に延在している。これは、溝１８の延在方向が、接合辺１１に対して斜めであると、光入射面１６に溝の開口部が存在しない配置とする為に、溝１８を設けることができる範囲が導光板内部の一定の範囲に限られることとなるためである。導光板内部の一定範囲にのみ溝を形成する構成は、効果的に屈折若しくは散乱されない光の割合が増加したり、製造面においても押出成形による連続作製性の優位性を殺ぐことになったりする点で不利となる。
As can be seen from the figure, the
また、溝１８の延在方向が接合辺１１に対して斜めである場合、光射出面１２における光入射面１６に平行な線上での輝度に着目すると、前記線上の各点で光の屈折・散乱要因となる溝との距離が異なるため、射出光同士の干渉の仕方が異なり、光射出面における輝度の不均一化につながる点で不利となる。
Further, when the extending direction of the
一方、反光射出面１４に設けられた溝１８が接合辺１１と平行方向に延在していると、押出成形の連続作製性の有効に活用することが可能である。また、光射出面１２における接合辺１１に平行な線上での輝度に着目した時、前記線上の各点で光の屈折・散乱要因となる溝との距離が同一である為、射出光同士の干渉の仕方が均等となり、光射出面における輝度の均一化につながる点で有利である。
On the other hand, if the
また、図２に示すように、溝１８は、光入射面から離れる程、溝同士の間隔が狭くなるように形成されている。あるいは、図３に示すように、光入射面から離れる程、溝の深さが深くなるように形成されている。または、その両方の特徴を兼ね備えて形成されていてもよい。これは、光源から遠ざかる程、反光射出面の各点に到達する光の角度が浅くなったり、輝度が低下したりする為、何れの場所でも均一な溝が設けられていると、光射出面の光入射面から遠い位置程暗くなる点で不利となる為である。
Further, as shown in FIG. 2, the
図２、３に示すように、光入射面から離れる程、前記溝同士の間隔が狭くなったり、溝の深さが深くなったり、その両方の特徴を兼ね備えていたりすると、角度が浅く、輝度が低下した光も効率的に散乱または屈折させ、光射出面側に光路を変更させることで、全面的に均一な輝度を提供する点で有利である。 As shown in FIGS. 2 and 3, when the distance between the grooves becomes narrower or the depth of the grooves becomes deeper as the distance from the light incident surface increases, the angle becomes shallower. It is advantageous in that uniform brightness can be provided over the entire surface by efficiently scattering or refracting the light with reduced light and changing the optical path toward the light exit surface.
次に、溝１８の形状について、図４及び５を用いて詳細に説明する。
図４は、溝１８の一つを溝１８の延在方向に垂直な平面で切った場合の断面である。
図４に示すように、光入射面１６に近い方の溝の淵部１３ａから始まり、淵部１３ａから溝の最深部１３ｂまでの幅ｄ１に対し７０〜９０％の幅を有する曲線１３は、曲率半径Ｒ１を有している。そして、この曲線１３の淵部１３ａにおける接線１５と反光射出面１４の略平面とがなす角度θは０°より大きく６０°より小さい。
Next, the shape of the
FIG. 4 is a cross section when one of the
As shown in FIG. 4, the
これに対し、曲率半径Ｒ１以外の部分であって、溝の最深部１３ｂを中心に溝の全幅に対して１０〜３０％の幅を構成する曲線の曲率半径Ｒ２はＲ１よりも小さいことを特徴とする。
On the other hand, the curvature radius R2 of a curve that is a portion other than the curvature radius R1 and that forms a width of 10 to 30% with respect to the entire width of the groove centering on the
そして、本実施の形態は、この曲線１３は溝の最深点１３ｂを中心に左右対称となっている。
この場合、図５に示すように、溝の淵部から溝の半幅ｄ１に対して７０〜９０％（全幅ｄ１×２に対して３５〜４５％）の範囲を範囲α、最深部１３ｂを中心に溝の全幅に対して１０〜３０％の範囲を範囲βとする（α×２＋β＝１００％）と、範囲βにおける曲率が、範囲αにおける曲率よりも小さい、即ち溝の最深部１３ｂ（図面の上方）が尖り気味な形状とする。
図５においては、溝１８の形状を表すために半径Ｒ１の曲率円１７と半径Ｒ２の曲率円１９を併せて描画している。
In the present embodiment, the
In this case, as shown in FIG. 5, the range α is 70 to 90% with respect to the half width d1 of the groove (35 to 45% with respect to the full width d1 × 2), and the
In FIG. 5, in order to represent the shape of the
このような形状とすることで、種々の形状の溝を組み合わせることなく、浅い角度で反光射出面に到達した光にも、深い角度で反光射出面に到達した光にも対応可能となる。 By adopting such a shape, it is possible to cope with light reaching the reflection exit surface at a shallow angle and light reaching the reflection exit surface at a deep angle without combining grooves of various shapes.
ここで、θを６０°より小さくするとしたのは、θが６０°以上になると、溝の壁面が立ちすぎて、ロスする光が多くなりすぎる点や溝の元にする版を作製し難い点で不利となる為である。θが０°の場合は溝が存在し得ないので、０°は不可である。 The reason why θ is smaller than 60 ° is that when θ is 60 ° or more, the wall surface of the groove rises too much, and the loss of light increases too much, or the plate based on the groove is difficult to produce. This is because it is disadvantageous. When θ is 0 °, no groove can be present, so 0 ° is not possible.
また、溝の最深部側と淵側の曲率半径が等しい、若しくは最深部側の曲率半径の方が大きく形成した場合は、溝１８の最深部１３ｂ周辺（反光射出面を仰向けになるように置いたときに溝の底部）が平面とほぼ同等になる為、光の散乱や、屈折の観点で不利となる。また、α及びβの幅が上記範囲から逸脱していると、浅い角度で反光射出面に到達した光若しくは深い角度で反光射出面に到達した光のどちらかのロスが大きくなり、効率的に光射出面に向かう光量が減少する為、正面輝度の向上や輝度ムラの解消の観点で不利となる。
Further, when the radius of curvature of the deepest portion side of the groove is equal to the curvature radius of the heel side, or when the radius of curvature of the deepest portion side is formed larger, the periphery of the
一方、上記のようにθや曲率を規定し、溝の高さや密度を変えて並列させることで、少なくとも一面の光入射面から入射した光は、反光射出面に深い角度で到達しても、浅い角度で到達しても、光射出面から射出される際に正面輝度向上の面で有利な角度となるように散乱若しくは屈折される点で有利である。 On the other hand, by defining θ and curvature as described above, and changing the height and density of the grooves in parallel, even if light incident from at least one light incident surface reaches the anti-light exit surface at a deep angle, Even if it reaches at a shallow angle, it is advantageous in that it is scattered or refracted so as to have an advantageous angle in terms of improving the front luminance when emitted from the light exit surface.
更に、図６、図７に示すように、光射出面に略垂直な対向する二面の光入射面１６ａ、１６ｂを有する導光板の場合、溝１８の断面が、最深部１３ｂより光入射面１６に近い側と、遠い側で形状が異なる左右非対称の溝を並列させてもよい。
溝１８の断面の最深部１３ｂから反光射出面の略平面に下ろした垂線と光入射面１６に近い側の曲面の淵部との距離をｄ１、光入射面１６に遠い側の曲面の淵部との距離をｄ２としたとき、以下の理由により、４＜ｄ１／ｄ２＜１０ の不等式で表されることとする。
ｄ１とｄ２の比が４：１を超えてｄ２が広い、即ちｄ１／ｄ２≦４の場合は溝に対してより遠くに設置された光源からの入射光の影響が大きくなり、ローカルディミングの効果が低減する点で不利であり、ｄ１とｄ２の比が１０：１を超えてｄ２が狭い、即ちｄ１／ｄ２≧１０の場合は、溝の最深部の形状が細くなり過ぎて、版の作製が困難になる点で不利となる。これに対し、規定の範囲内であれば、製造の安定性と導光板としての性能を両立することが可能となる点で有利である。
Furthermore, as shown in FIGS. 6 and 7, in the case of a light guide plate having two light incident surfaces 16a and 16b facing each other substantially perpendicular to the light exit surface, the cross section of the
The distance between the perpendicular line drawn from the
When the ratio of d1 and d2 exceeds 4: 1 and d2 is wide, that is, d1 / d2 ≦ 4, the influence of incident light from a light source placed farther from the groove becomes larger, and the effect of local dimming In the case where the ratio of d1 and d2 exceeds 10: 1 and d2 is narrow, that is, d1 / d2 ≧ 10, the shape of the deepest part of the groove becomes too thin, and the plate is produced. Is disadvantageous in that it becomes difficult. On the other hand, if it is within the specified range, it is advantageous in that it is possible to achieve both the production stability and the performance as the light guide plate.
最深部１３ｂより光源に近い幅ｄ１の範囲では、幅ｄ１に対して７０〜９０％の幅の淵部側の範囲α’と、残りの範囲β’とで曲率が異なる。
範囲α’を構成する曲面において、曲面淵部の接線と反光射出面１４の略平面とがなす角度θが０°より大きく６０°より小さく、かつ、曲率半径Ｒ１を有している。
そして、範囲β’を構成する曲面の曲率半径R２はR１よりも小さいことを特徴とする。
In the range of the width d1 closer to the light source than the
In the curved surface constituting the range α ′, the angle θ formed by the tangent to the curved flange and the substantially flat surface of the reflection
The curvature radius R2 of the curved surface constituting the range β ′ is smaller than R1.
こうすることで、光入射面と平行な面で導光板を二分割したとき、光源に近い側の光入射面から入射する光のみが有効に光射出面に届くこととなり、光源をLEDとしてローカルディミングを行なう際に、不要な光が混ざることがなくなる点で有利となる。 By doing this, when the light guide plate is divided in two on a plane parallel to the light incident surface, only light incident from the light incident surface near the light source effectively reaches the light exit surface, and the light source is used as a local LED. This is advantageous in that unnecessary light is not mixed when dimming.
また、本発明に係わる導光板は、全光線透過率が９０％以上であることを特徴とする。これは、全光線透過率が９０％を下回ると、十分な輝度が得られず画像が暗くなる点で不利となる為である。物理的に全光線透過率が１００％になることはありえず、全光線透過率が高いことで特に不利益は生じない為、全光線透過率の上限は設定していない。 The light guide plate according to the present invention is characterized in that the total light transmittance is 90% or more. This is because if the total light transmittance is less than 90%, a sufficient luminance cannot be obtained and the image becomes dark. The total light transmittance cannot be 100% physically, and since there is no particular disadvantage because the total light transmittance is high, the upper limit of the total light transmittance is not set.
本発明に係わる導光板の素材としては、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン（PS）樹脂、メタアクリルスチレン共重合体（MS）樹脂、ポリカーボネート（PC）樹脂、アクリロニトリルスチレン共重合体（AS）樹脂、シクロオレフィンポリマー（COP）、これらを成分とする共重合体若しくはこれらの樹脂の混合物を用いることができるが、耐熱性の観点から、薄型ディスプレイに組み込む際には、PC樹脂を用いることが好ましい。 Examples of the material of the light guide plate according to the present invention include acrylic resin, polystyrene (PS) resin, methacryl styrene copolymer (MS) resin, polycarbonate (PC) resin, acrylonitrile styrene copolymer (AS) resin, cyclohexane. An olefin polymer (COP), a copolymer containing these as a component, or a mixture of these resins can be used, but from the viewpoint of heat resistance, it is preferable to use a PC resin when incorporating into a thin display.
本発明に係わる導光板の作製方法としては、押出成形法が挙げられる。熱可塑性樹脂を加熱し、十分に溶融した状態でＴダイから押出し、シーティングを行なう。その際、Ｔダイから吐出された樹脂を最初に挟み込む二つのロールの片方の表面に導光板成形後に所望する溝形状及び溝間の間隔に対応した凸形状を付与しておいたり、導光板成形後に所望する溝形状及び溝間の間隔に対応した凸形状を有する版を挿入して、前記版ともう片方のロールで吐出された樹脂を挟み込んだりすることで、一工程且つ短いタクトタイムで安定して反光射出面に溝を有する導光板を作製することが可能となる。これは、射出成形やレーザ加工にはない利点である。 An example of the method for producing the light guide plate according to the present invention is an extrusion molding method. The thermoplastic resin is heated, extruded from a T die in a sufficiently molten state, and sheeting is performed. At that time, the surface of one of the two rolls that first sandwich the resin discharged from the T die is given a convex shape corresponding to the desired groove shape and the interval between the grooves after forming the light guide plate, or forming the light guide plate Stable in one step and a short tact time by inserting a plate having a convex shape corresponding to the desired groove shape and the interval between the grooves later and sandwiching the resin discharged by the plate and the other roll. Thus, a light guide plate having a groove on the reflection light exit surface can be produced. This is an advantage not found in injection molding or laser processing.
図８、図１０は本発明に係わる導光板１０と、光源２２と、反射板２４を少なくとも具備したバックライトユニット２０を、図９、図１１は、本発明に係わるバックライトユニット２０と、表示パネル２６とを、少なくとも具備した表示装置３０を示した俯瞰模式図である。バックライトユニット２０、及び表示装置３０に、必要があれば前記以外の部材を追加することは、当然可能である。また、光源２２としては、図８、図９のようにCCFLのような線光源を用いても構わないし、図１０、図１１のようにLEDのような点光源を並べて使用しても構わない。
8 and 10 show the
本発明の効果を示す為に、透明樹脂としてポリカーボネートを用い、反光射出面の形状を種々変化させて、厚み２mmの導光板を試作し、LEDを光源とした表示装置に設置し、正面輝度並びに面内の輝度均一性の比較を行なった。このとき、導光板の耐擦傷性及び量産性についても同時に評価した。
表１に評価を行った実施例の条件を示す。
In order to show the effects of the present invention, polycarbonate is used as a transparent resin, the shape of the reflection light exit surface is variously changed, a light guide plate having a thickness of 2 mm is prototyped, installed on a display device using an LED as a light source, In-plane brightness uniformity was compared. At this time, the scratch resistance and mass productivity of the light guide plate were also evaluated.
Table 1 shows the conditions of the evaluated examples.
各々の評価は、下記の基準に則り実施し、その結果を表２に示した。
正面輝度については、ディスプレイとして使用に堪える輝度が得られれば○、得られなければ×とした。また、輝度均一性については、面内で明暗ムラが見えなければ○、明暗ムラが見えたら×とした。また、耐擦傷性については、ハンドリング中に導光板表面に傷が生じなければ○、生じれば×とした。また、量産性については、安定した量産性が得られれば○、作製時間が掛かったり外観不良が生じたりするような量産阻害要因が見られれば×とした。
Each evaluation was performed according to the following criteria, and the results are shown in Table 2.
As for the front luminance, it was indicated as “◯” if a luminance sufficient for use as a display was obtained, and “X” if not obtained. In addition, regarding the brightness uniformity, “O” was obtained when no bright and dark unevenness was seen in the plane, and “X” was given when bright and dark unevenness was seen. In addition, the scratch resistance was evaluated as “O” if the surface of the light guide plate was not damaged during handling, and “X” if generated. In addition, mass production was evaluated as “◯” when stable mass productivity was obtained, and “X” when there was a mass production impediment such as production time taking or poor appearance.
表２に示したように、曲面からなり光入射面に平行な方向に延在する溝と溝間に存在する略平面からなる反光入射面を有する導光板であって、溝の淵部における溝を構成する曲面の接線と溝間に存在する略平面とがなす角度θが０°より大きく６０°未満であり、かつ溝の淵部側の曲率半径をR１としたとき溝の最深部側の曲率Ｒ２がR１よりも小さく、また、全光線透過率が９０％以上である導光板を、押出一体成形にて作成した時のみ、正面輝度、輝度均一化、耐擦傷性、量産性の全てを満たすことが確認された。また、光入射面が対向する二面からなる場合は、溝形状の左右非対称性が有効に作用することも確認された。表には載せていないが、光入射面から遠い溝ほど、深かったり、溝間の間隔が狭かったりすることで、より正面輝度や輝度均一性が向上した。作製方法の違いの比較として、射出成形とレーザ切削でもサンプルを作製したが、量産性に難があったため、形状を変化させた結果は載せていない。 As shown in Table 2, a light guide plate having a curved surface and a groove extending in a direction parallel to the light incident surface and a light incident surface composed of a substantially flat surface existing between the grooves, The angle θ formed by the tangent of the curved surface constituting the groove and the substantially flat surface existing between the grooves is greater than 0 ° and less than 60 °, and when the radius of curvature of the groove side of the groove is R1, Only when a light guide plate having a curvature R2 smaller than R1 and a total light transmittance of 90% or more is formed by extrusion integral molding, all of front brightness, uniform brightness, scratch resistance, and mass productivity are achieved. It was confirmed to meet. It was also confirmed that when the light incident surface is composed of two opposing surfaces, the left-right asymmetry of the groove shape acts effectively. Although not shown in the table, the front luminance and luminance uniformity were further improved by increasing the depth of the grooves farther from the light incident surface and by narrowing the interval between the grooves. As a comparison of the difference in production method, samples were produced by injection molding and laser cutting. However, since there was difficulty in mass productivity, the results of changing the shape are not listed.
本発明に係わる導光板、及び前記導光板を用いたバックライトユニット、並びに表示装置を用いることで、工程数や使用部材点数の削減を伴うディスプレイの薄型化が可能になり、産業上の利用に耐え得る。 By using the light guide plate according to the present invention, the backlight unit using the light guide plate, and the display device, it becomes possible to reduce the thickness of the display with a reduction in the number of steps and the number of members used, and for industrial use. I can stand it.
１０……導光板、１１……光入射面と反光射出面との間の接合辺、１２……光射出面、１３……溝の壁面を示す曲線、１４……反光射出面、１５……曲線１３の接線、１６……光入射面、１７……曲率半径Ｒ１の円、１８……溝、１９……曲率半径Ｒ２の円、２０……バックライトユニット、２２……光源、２４……リフレクタ、２６……画像表示パネル、３０……画像表示装置、１０１…偏光板、１０２…液晶パネル、１０３…偏光板、１０４…拡散板、１０５…光源ランプ（CCFL等）、１０６…リフレクタ、１１４…拡散フィルム、１１５…リフレクタ、１１６…光源ランプ、１１７…導光板、１１８…反射フィルム、１１９…プリズムフィルム、１２０…プリズムフィルム。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
熱可塑性樹脂からなる透明な矩形板状の押出一体成形品であり、
画像表示パネルに対向して位置する、光を射出する光射出面と、
前記画像表示パネルの反対側に位置する反光射出面と、
前記光射出面と前記反光射出面に略垂直な光入射面を少なくとも一面有し、
前記反光射出面に、曲面から構成される複数の溝が、前記光入射面と前記反光射出面の接合辺に平行に延在し、隣り合う溝が互いに離れて形成されている、
ことを特徴とする導光板。 A light guide plate that is used in an edge light type display device and emits irradiation light of a light source to the image display panel side,
It is a transparent rectangular plate-shaped extruded integral product made of thermoplastic resin,
A light emitting surface for emitting light, located opposite to the image display panel;
A reflection exit surface located on the opposite side of the image display panel;
Having at least one light incident surface substantially perpendicular to the light exit surface and the anti-light exit surface;
A plurality of grooves composed of curved surfaces are formed on the reaction-light exit surface in parallel to the joint sides of the light-incident surface and the reaction-light exit surface, and adjacent grooves are formed apart from each other.
A light guide plate characterized by that.
前記溝の前記光入射面に近い方の淵部から始まり、前記淵部から溝の最深部までの幅ｄ１に対し７０〜９０％の幅を有する曲線を第１の曲線とし、
前記淵部から前記最深部までの曲線のうち、前記第１の曲線以外の曲線を第２の曲線としたとき、
前記第１の曲線の前記溝の淵部における接線と、前記反光射出面とのなす角度が０°より大きく６０°未満であり、
前記第１の曲線の曲率半径Ｒ１が前記第２の曲線の曲率半径Ｒ２よりも大きく、
前記曲率半径の変異点が滑らかな連続性を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の導光板。 The cross section of the groove in a plane perpendicular to the extending direction of the groove is
A curve having a width of 70 to 90% with respect to a width d1 from the flange portion to the deepest portion of the groove, starting from the flange portion closer to the light incident surface of the groove, is a first curve.
Among the curves from the buttocks to the deepest part, when the curve other than the first curve is a second curve,
An angle formed between a tangent line of the groove of the first curve and the reflected light exit surface is greater than 0 ° and less than 60 °;
A radius of curvature R1 of the first curve is larger than a radius of curvature R2 of the second curve,
The variation point of the radius of curvature has smooth continuity,
The light guide plate according to claim 1.
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