JP3120071U - 導光板及びこれを備えたバックライトユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】 出射面の実質上全域にわたって均一な輝度を得ることができる導光板を提供すること。
【解決手段】 液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、一次光源からの光が入射する入射端面と、入射端面に対して実質上垂直な面であって、入射端面から導入された光を出射する出射面と、出射面と反対側に位置する背面とを備えた導光板。導光板の背面6には拡散パターン20が施され、拡散パターン20は不規則に配置された複数の四角錐状の凸部22から構成され、かかる凸部の頂部は円弧状に形成されている。複数の四角錐状の凸部22は、高さ方向において頂点部Pから5〜15μmまでの部位が円弧状に形成されているのが好ましい。
【選択図】 図2
【解決手段】 液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、一次光源からの光が入射する入射端面と、入射端面に対して実質上垂直な面であって、入射端面から導入された光を出射する出射面と、出射面と反対側に位置する背面とを備えた導光板。導光板の背面6には拡散パターン20が施され、拡散パターン20は不規則に配置された複数の四角錐状の凸部22から構成され、かかる凸部の頂部は円弧状に形成されている。複数の四角錐状の凸部22は、高さ方向において頂点部Pから5〜15μmまでの部位が円弧状に形成されているのが好ましい。
【選択図】 図2
Description
本考案は、液晶ディスプレイを面照明するために用いる導光板及びこれを備えたバックライトユニットに関する。
画像情報などを表示するための液晶ディスプレイは、液晶ユニットと、この液晶ユニットを照明するためのバックライトユニットとから構成され、液晶ユニットはバックライトの表面側、即ち出射面と対向して配設される。液晶ユニットは液晶セルによって透過光の光量調整を行うもので、それ自体発光せず、バックライトユニットが液晶ディスプレイにおいて画像情報などを表示するための光源として用いられる。
バックライトユニットは、冷陰極蛍光ランプの如き一次光源、光を導くための導光板、反射シート及び拡散シートなどを備えている。導光板はその一端面(又は対向する両端面)が入射端面として機能し、かかる入射端面に対向して一次光源が配設される。また、導光板の入射端面に対して実質上垂直な一面は出射面として機能し、出射面と対向して拡散シートが配設され、この拡散シートと対向して液晶ユニットが配設される。更に、導光板において、この出射面と反対側に背面が位置し、この背面に対向して反射シートが配設される。このように構成されているので、冷陰極蛍光ランプからの光は入射端面を通して導光板内に導かれ、導光板の背面側において反射シートにより反射され、この導光板内を伝搬されて出射面から液晶ユニットに向けて出射される。出射面からの光は、拡散シートにおいて所要の通りに拡散され、拡散された光は、液晶ユニットの背面側からその全域を均一に照明する。
液晶ユニットを照明するバックライトユニットにおいては、液晶ユニットを背面側から高輝度で照明するとともに、液晶ユニットの表示領域を均一に照明することが求められており、このことは、導光板において、一次光源から入射端面を通して導入された光を効率良く出射面を通して出射するとともに、出射面から出射される光をその全域において実質上均一にすることが求められる。
このような課題を解消するために、出射面に凹部パターン(又は凸部パターン)を施した導光板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この導光板においては、凹部パターン(又は凸部パターン)は不規則に配設された多数の凹部(又は凸部)から構成され、これら凸部(又は凹部)が例えば円錐台形状に形成されている。また、出射面と反対側の背面にはプリズムパターンが施され、このプリズムパターンが交互に連続して配置されたV字状断面の山部及び谷部から構成されている。このような導光板では、その背面側のプリズムパターンによって光を所要の通りに屈曲させて出射面側に導いて伝搬効率を高めることができ、またその出射面側の凸部パターン(又は凹部パターン)によって光を拡散させて液晶ユニットを均一に照明することができる。
また、導光板の出射面の凹部パターン(又は凸部パターン)を多数の四角錐状の凹部(又は凸部)から構成したものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。この導光板においては、凹部パターン(又は凸部パターン)が不規則に配設された特定形状の多数の凹部(又は凸部)から構成されているので、導光板に輝度を更に高めることができ、その結果、液晶ディスプレイの画像面をより明るくすることができる。
しかしながら、凹部パターン(又は凸部パターン)を四角錐状の凹部(又は凸部)から構成した導光板及びこれを備えたバックライトユニットでは、次の通りの解決すべき問題がある。即ち、凹部(又は凸部)が四角錐状であるので、凹部パターン(又は凸部パターン)によって拡散された光が各凹部(又は凸部)の底部(又は先端部)に集まる傾向にあり、それ故に、導光板全体にわたって均一な明るさにすることが難しく、部分的に明るい領域が点在するようになる。また、射出成形、熱プレス転写成形などによって凹部パターン(又は凸部パターン)付き導光板を成形する場合、凹部パターン(又は凸部パターン)の凹部(又は凸部)の底部(又は先端部)の形状をきれいに形成するのが難しく、それらの一部の底部(又は先端部)に歪み、欠損などが生じると、これら欠損部における輝度と他の部分における輝度とが異なり、導光板全体にわたって輝度を均一にすることができなくなる。
本考案の目的は、出射面の実質上全域にわたって均一な輝度を得ることができる導光板を提供することである。
本考案の他の目的は、成形などによって形成したときにも歪み、欠損の発生を非常に少なくすることができる導光板を提供することである。
本考案の他の目的は、成形などによって形成したときにも歪み、欠損の発生を非常に少なくすることができる導光板を提供することである。
本考案の更に他の目的は、比較的簡単な構成でもって、充分な輝度を得ることができるとともに、液晶ユニットを均一に照明することができるバックライトユニットを提供することである。
本考案の請求項1に記載の導光板は、液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、一次光源からの光が入射する入射端面と、前記入射端面に対して実質上垂直な面であって、前記入射端面から導入された光を出射する出射面と、前記出射面と反対側に位置する背面とを備え、前記出射面又は前記背面には拡散パターンが施され、前記拡散パターンは不規則に配置された複数の四角錐状の凸部又は凹部から構成され、前記凸部の頂部又は前記凹部の底部が球面状に形成されていることを特徴とする。
また、本考案の請求項2に記載の導光板では、前記拡散パターンの前記複数の四角錐状の凸部又は凹部は、高さ方向において頂点部又は底点部から5〜15μmまでの部位が円弧状に形成されていることを特徴とする。
また、本考案の請求項3に記載の導光板では、前記拡散パターンの前記複数の四角錐状の凸部又は凹部は実質上同じ大きさの正四角錐状であり、これら凸部又は凹部の底辺の一辺が30〜100μmで、これら凸部又は凹部の高さ又は深さが20〜50μmであることを特徴とする。
また、本考案の請求項4に記載の導光板では、前記拡散パターンの前記複数の四角錐状の凸部又は凹部の傾斜側面の面粗度が20nmRy以下であることを特徴とする。
また、本考案の請求項5に記載の導光板は、液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、一次光源からの光が入射する入射端面と、前記入射端面に対して実質上垂直な面であって、前記入射端面から導入された光を出射する出射面と、前記出射面と反対側に位置する背面とを備え、前記出射面又は前記背面には拡散パターンが施され、前記拡散パターンは不規則に配置された複数の円錐状の凸部又は凹部から構成され、前記凸部の頂部又は前記凹部の底部が円弧状に形成されていることを特徴とする。
また、本考案の請求項5に記載の導光板は、液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、一次光源からの光が入射する入射端面と、前記入射端面に対して実質上垂直な面であって、前記入射端面から導入された光を出射する出射面と、前記出射面と反対側に位置する背面とを備え、前記出射面又は前記背面には拡散パターンが施され、前記拡散パターンは不規則に配置された複数の円錐状の凸部又は凹部から構成され、前記凸部の頂部又は前記凹部の底部が円弧状に形成されていることを特徴とする。
また、本考案の請求項6に記載の導光板では、前記拡散パターンの前記複数の円錐状の凸部又は凹部は、高さ方向において頂点部又は底点部から5〜15μmまでの部位が円弧状に形成されていることを特徴とする。
また、本考案の請求項7に記載の導光板では、前記拡散パターンの前記複数の円錐状の凸部又は凹部は実質上同じ大きさであり、これら凸部又は凹部の底部の直径が30〜100μmで、これら凸部又は凹部の高さ又は深さが20〜50μmであることを特徴とする。
また、本考案の請求項8に記載の導光板では、前記拡散パターンの前記複数の円錐状の凸部又は凹部の傾斜周側面の面粗度が20nmRy以下であることを特徴とする。
更に、本考案の請求項9に記載のバックライトユニットは、請求項1〜8のいずれかに記載の導光板を備えた液晶ディスプレイのバックライトユニットであって、光が入射する入射端面、光が出射する出射面及びこの出射面と反対側に位置する背面を有する導光板と、前記導光板の前記入射端面に対向して配設された一次光源と、前記導光板の前記背面側に配設された反射シートと、を備えたことを特徴とする。
更に、本考案の請求項9に記載のバックライトユニットは、請求項1〜8のいずれかに記載の導光板を備えた液晶ディスプレイのバックライトユニットであって、光が入射する入射端面、光が出射する出射面及びこの出射面と反対側に位置する背面を有する導光板と、前記導光板の前記入射端面に対向して配設された一次光源と、前記導光板の前記背面側に配設された反射シートと、を備えたことを特徴とする。
本考案の請求項1(又は請求項5)に記載の導光板によれば、導光板の出射面又は背面に形成された拡散パターンが不規則に配置された複数の四角錐状(又は円錐状)の凸部又は凹部から構成されているので、拡散パターンにおける拡散効率が高められ、この出射面又は背面にて充分に拡散され、出射面から出射される光の輝度を充分に高めることができるとともに、出射面からの光をその全域において実質上均一にすることができる。特に、複数の凸部又は凹部の頂部又は底部が円弧状に形成されているので、かかる頂部又は底部における光の集束が抑えられ、出射面の明るさをより均一にすることができる。また、このように構成することによって、射出成形などの成形により形成する場合、凸部又は凹部の頂部又は底部における歪み、欠損の発生を非常に少なくすることができる。
また、本考案の請求項2(又は請求項6)に記載の導光板によれば、拡散パターンの四角錐状(又は円錐状)の凸部又は凹部は、頂点部又は底点部から5〜15μmまでの部位が円弧状に形成されているので、かかる頂部又は底部における光の集束がより効果的に抑えられ、出射面の明るさをより一層均一にすることができる。
また、本考案の請求項3(又は請求項7)に記載の導光板によれば、拡散パターンの複数の凸部又は凹部は実質上同じ大きさの正四角錐状(又は円錐状)に形成され、その大きさが所定の範囲であるので、拡散効率が非常に高く、導光板の出射面から出射される光を出射面全域において均一な明るさとすることができる。
また、本考案の請求項4(又は請求項8)に記載の導光板によれば、四角錐状(又は円錐状)の凸部又は凹部の傾斜側面(又は傾斜周側面)の面粗度が20nmRy以下であるので、かかる凸部又は凹部における反射効率が高められ、導光板の出射面から出射される光の輝度をより一層高めることができる。
また、本考案の請求項9に記載のバックライトユニットによれば、導光板の出射面又は背面に複数の四角錐状(又は円錐状)の凸部又は凹部が設けられ、これら凸部の頂部又は凹部の底部が円弧状に形成されているているので、バックライトから液晶ユニットに照射される光の輝度をアップさせることができるとともに、その明るさを均一にすることができる。
以下、添付図面を参照して、本考案に従う導光板及びこれを備えたバックライトユニットの実施形態について説明する。図1は、本考案に従う導光板の一実施形態を一部切り欠いて示す斜視図であり、図2は、図1の導光板の背面の一部を拡大して示す部分拡大背面図であり、図3は、図2におけるIII−III線による断面図である。
図1及び図2において、図示の導光板2は矩形プレート状に形成され、図1において上側の上面4及び下側の下面6と、これら上面4及び下面6を接続する四側端面8,10,12,14とを備えている。この実施形態では、相互に対向する側端面8,12は、残りの対向する側端面10,14よりも細長く、長手方向の一対の側端面、即ち側端面8(図1において左下側の側端面)及びこの側端面8に対向する側端面12(図1において右上側の側端面)に対向して、一次光源としての冷陰極蛍光ランプ16,18が配設され、冷陰極蛍光ランプ16からの光は側端面8から導光板2内に導かれ、他方の冷陰極蛍光ランプ18からの光は対向側の側端面12から導光板2内に導かれ、それら側端面8,12が導光板2の入射端面として機能する。
また、導光板2の上面4に対向して液晶ユニット(図示せず)が配設され、冷陰極蛍光ランプ16,18から導光板2内に導入された光はこの上面4から出射して液晶ユニットを背面側から照射し、この上面4が出射面として機能する。このような導光板2は、熱可塑性樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂などから形成される。
図3をも参照して、この実施形態では、導光板2の上面4(出射面)は実質上平らな平坦面に形成され、好ましくは鏡面に形成される。これに対して、導光板2の下面6(上面4と対向する背面)には拡散パターン20(図1においてその一部を示し、図2において拡大して示す)が設けられている。拡散パターン20は、図2に拡大して示すように四角錐状の多数の凸部22から構成され、下面6(背面)の実質上全域に不規則に配設されている。この拡散パターン20の多数の凸部22は、それらの頂部23は断面形状が円弧状に形成されていることが重要である。かかる多数の凸部22の密度は、導光板2の一次光源側の角部領域、この形態では冷陰極蛍光ランプ16側の角部領域及び他方の冷陰極蛍光ランプ18側の角部領域では高く、導光板2におけるこれら角部領域以外の領域ではこれら角部領域の密度よりも低くなっており、凸部22の密度をこのように構成することによって、上述した角部領域における拡散効率が高くなり、冷陰極蛍光ランプ16からの光の弱い領域の輝度を高めて導光板2の上面4(出射面)の輝度を実質上均一にすることができる。
拡散パターン20の各凸部22は実質上同じ形状であり、この実施形態では正四角錐状に形成されている。この凸部22の底辺の一辺の大きさL(図2参照)は30〜100μm、好ましくは40〜70μmであり、その高さH(図3参照)は20〜50μm、好ましくは20〜35μmであり、この凸部22は、その高さ方向において頂点部Pからの距離hまでの部位、即ち頂点部Pから5〜15μmまで部位が円弧状に形成されている。断面円弧状に形成する頂点部からの距離hは、四角錐状の凸部22の高さHが高いときには大きくなり、この距離hは上記高さHの20〜50%、好ましくは20〜35%の割合の大きさに設定される。拡散パターン20の凸部22を小さい正四角錐形状にすることによって、拡散効率を高めて輝度を明るくすることができ、また頂点部Pから所定範囲までの部位を円弧状に形成することによって、頂点部Pへの光の集まりを抑えて出射面4の明るさをより均一にすることができる。頂点部Pからの距離hが15μmを超えると、拡散効率が低下して出射面4の輝度が幾分小さくなり、また頂点部Pからの距離hが5μmより小さくなると、凸部22の頂点部Pに光が集まり易くなって出射面4に輝度ムラが生じ易くなる。
このような凸部22の各傾斜側面25の面粗度(平均面粗度)は、20nm(ナノメートル)Ry以下に、好ましくは15nmRy以下に形成される。このように面粗度を高めることによって、凸部22の傾斜側面25の拡散効率が高められ、これによって、出射面4における輝度を一層高めることができる。凸部22の傾斜側面25の面粗度が20nmRyより大きくなると、この傾斜側面25における拡散効率が低下し、出射面4の輝度が幾分低下する。
この実施形態では、拡散パターン20の凸部22は、図2に示すように、縦方向(冷陰極蛍光ランプ16,18の軸線方向に対して垂直な方向)及び横方向(冷陰極蛍光ランプ16,18の軸線方向)にある程度並ぶように不規則に配置されているが、このような配置に限定されず、縦方向及び横方向に全く不規則に配置されるようにしてもよい。
この実施形態では、導光板2の上面4に拡散パターン20を設けているが、これとは反対に、その下面6に拡散パターンを設けるようにしてもよい。また、この実施形態では、拡散パターンを多数の凸部から構成しているが、これら凸部に代えて、図4に示すように、多数の凹部から構成するようにしてもよい。
導光板の他の実施形態の一部を示す図4において、この実施形態では、拡散パターン20Aが四角錐状の多数の凹部27から構成され、下面6(背面)の実質上全域に不規則に配設されている。この拡散パターン20Aの凹部27については、上述した凸部22と略同様に構成され、これら凹部27の単位面積当たりの密度は、導光板2Aの一次光源側の角部領域(冷陰極蛍光ランプ16側の角部領域及び他方の冷陰極蛍光ランプ18側の角部領域)では高く、導光板2Aにおけるこれら角部領域以外の領域ではこれら角部領域の密度よりも低くなるように構成される。
また、拡散パターン20Aの各凹部27は実質上同じ形状に形成され、この実施形態では正四角錐状に形成されている。この凹部27の底辺の一辺の大きさ(凹部27の開口の一辺)は30〜100μm、好ましくは40〜70μmであり、その深さH1は20〜50μm、好ましくは20〜35μmであり、この凹部27は、その高さ方向において底点部P1から距離h1までの部位、即ち底点部P1から5〜15μmまでの部位が断面円弧状に形成されている。円弧状に形成する底点部からの距離h1は、四角錐状の凹部27の深さH1が高いときには大きくなり、この距離h1は、上述した実施形態と略同様に、上記深さH1の20〜50%、好ましくは20〜35%の割合の大きさに設定される。このように構成した場合においても、上述した実施形態と同様に、拡散パターン20Aの拡散効率を高めて出射面4の輝度を明るくすることができ、またかかる部位を円弧状に形成することによって、底点部P1への光の集まりを抑えて出射面4の明るさをより均一にすることができる。
また、この実施形態においても、拡散パターン20Aの凹部27の各傾斜側面29の面粗度(平均面粗度)は、20nmRy以下に、好ましくは15nmRy以下に形成され、このような面粗度にすることによって、凹部27の傾斜側面29の拡散効率が高められ、これによって、出射面4における輝度を一層高めることができる。このように拡散パターン20Aを四角錐状の多数の凹部27から形成した場合、四角錐状の凸部22から形成した場合と同様の効果が達成される。
導光板は、図5及び図6に示すように構成することもできる。図5は、導光板の更に他の実施形態を一部切り欠いて示す斜視図であり、図6は、図6の導光板の一部を断面で示す部分拡大断面図である。
図5及び図6において、この実施形態では、導光板2Bの上面(出射面)にはプリズムパターン24が設けられている。このプリズムパターン24は、交互に連続して配置されたV字状断面の山部26及び谷部28から構成され、これら山部26及び谷部28は側端面8,12(入射端面)に対して実質上垂直に直線状に延びている。これら山部26及び谷部28は実質上同一の形状であり、山部26の頂角α(図6参照)及び谷部28の谷角β(図6参照)は80〜120度、好ましくは85〜95度であり、また山部26間のピッチR(図6参照)は30〜100μm、好ましくは40〜70μmである。プリズムパターン24を小さな山部26及び谷部28にすることによって導光板2Bの上面4(出射面)側において光を所望の通りに屈折、反射させて輝度を均一にすることができる。この実施形態のその他の構成は、図1〜図3に示す実施形態と実質上同一であり、導光板2Bの下面6には、多数の四角錐状の凸部22(その頂部23が円弧状に形成されている)から構成された拡散パターン20が設けられてる。
この導光板2Bにおいては、その基本的形態が図1〜図3に示すものと実質上同一であるので、上述したと同様の効果が達成される。加えて、導光板2Bの上面(出射面)に所定形状のプリズムパターン24が設けられているので、出射面からの出射光をより均一にすることができる。尚、上面4(出射面)のプリズムパターン24と組み合わされる下面6(背面)の拡散パターン20は、例えば図4に示す形態のもの(多数の凹部27から構成されるもの)でもよい。
この実施形態では、導光板2Bの上面4にプリズムパターン24を設け、その下面6に拡散パターン20を設けているが、これとは反対に、導光板2Bの上面4に拡散パターン20を設け、その下面6にプリズムパターン24を設けるようにしてもよい。
図7及び図8は、導光板の更に他の実施形態の一部を示しており、図7は、更に他の実施形態の導光板の一部を拡大して示す背面図であり、図8は、図7におけるVIII−VIII線による拡大断面図である。
図7及び図8において、この実施形態の拡散パターン20Cは、円錐状の多数の凸部22Cから構成され、それらの頂部23Cは断面形状が円弧状に形成されていることが重要である。拡散パターン20Cの各凸部22Cは実質上同じ形状に形成されている。この凸部22Cの底部の直径D(図7参照)は30〜100μm、好ましくは40〜70μmであり、その高さH2(図8参照)は20〜50μm、好ましくは20〜35μmであり、この凸部22Cは、上述したと同様に、その高さ方向において頂点部Pから距離h2までの部位、即ち頂点部P2から5〜15μmまでの部位が断面円弧状に形成されている。この距離h2は上記高さH2の20〜50%、好ましくは20〜35%の割合の大きさに設定される。拡散パターン20Cの凸部22Cを小さい円錐形状にすることによって、上述したと同様に、拡散効率を高めて輝度を明るくすることができ、また頂点部P2からの距離h2の範囲を円弧状に形成することによって、頂点部Pへの光の集まりを抑えて出射面4の明るさをより均一にすることができる。
拡散パターン20Cをこのような円錐状の凸部22Cから構成した場合、これら凸部22Cの傾斜周側面25Cの面粗度(平均面粗度)は、20nmRy以下に、好ましくは15nmRy以下に形成され、このように構成することによって、上述したと同様に、出射面4における輝度を一層高めることができる。
この拡散パターンは、図9に示すように、多数の凹部から構成するようにしてもよい。導光板の更に他の実施形態の一部を示す図9において、この実施形態では、拡散パターン20Dが円錐状の多数の凹部27Dから構成され、下面6(背面)の実質上全域に不規則に配設されている。この拡散パターン20Dの凹部27Dは実質上同じ形状に形成され、この凹部27Dの底辺の直径D3(凹部27Dの開口の直径)は30〜100μm、好ましくは40〜70μmであり、その深さH3は20〜50μm、好ましくは20〜35μmであり、この凹部27Dは、その高さ方向において底点部P3から距離h3までの部位、即ち底点部P3から5〜15μmまでの部位が円弧状に形成されている。円弧状に形成する底点部P3からの距離h3は、上述したと略同様に、上記深さH3の20〜50%、好ましくは20〜35%の割合の大きさに設定され、このように構成することによって、上述したと同様の効果が達成される。また、拡散パターン20Dの円錐状の凹部27Dの傾斜周側面29Dの面粗度(平均面粗度)は、20nmRy以下に、好ましくは15nmRy以下に形成され、このような面粗度にすることによって、上述したと同様に、これら凹部27Dの傾斜周側面29Dの拡散効率が高めることができる。
図7及び図8に示す形態の導光板2C(又は図9に示す導光板2D)においても、図5及び図6に示す導光板2Bと同様に、拡散パターン20C(又は20D)が設けられている面と反対側の面に、プリズムパターンを一体的に設けるようにしてもよい。
このような導光板2(2A〜2D)は、例えば、熱プレス転写成形法によって製作される。図10は、熱プレス転写成形法を実施するための熱プレス転写成形装置の一実施形態を簡略的に示す断面図であり、図10を参照して、例えば導光板2(図1〜図3に示すもの)の製作について説明する。
図10において、図示の熱プレス転写成形装置52は、固定的に取り付けられる固定側金型54と、この固定側金型54に対して相対的に移動される可動側金型56とから構成される。固定側金型54には凹部58が設けられ、この凹部58内に断熱部材60及び薄膜ヒータ62を介して温度調節プレート64が取り付けられている。また、可動側金型56にも同様に凹部66が設けられ、この凹部66内に断熱部材68及び薄膜ヒータ70を介して温度調節プレート72が取り付けられている。
温度調節プレート64,72内には流路74が設けられており、この流路を通して加熱/冷却用の特殊な流体が循環される。加熱用の流体を供給するための加熱流体供給源(図示せず)及び冷却用の流体を供給するための冷却流体供給源(図示せず)が設けられ、加熱する際には、加熱流体供給源からの加熱流体が温度調節プレート64,72の流路74を通して循環され、また冷却する際には、冷却流体供給源からの冷却流体が温度調節プレート64,72の流路74を通して循環される。
この実施形態では、固定側金型54の温度調節プレート64の表面に、導光板2の上面4に対応する形状(即ち、実質上平坦な形状)を有する固定スタンパ76が取り付けられ、また可動側金型56の温度調節プレート74の表面に、導光板2の下面6の拡散パターン20に対応する形状を有する可動スタンパ78が取り付けられている。尚、上面4に対応する形状を有するスタンパを可動側金型56に設け、拡散パターン20に対応する形状を有するスタンパを固定側金型54に取り付けるようにしてもよい。
導光板2を製作するときには、熱可塑性樹脂から形成されたプレート80が固定側金型54の固定スタンパ76に載置され、その後、固定側金型54に対して可動側金型56が移動されてこれら金型54,56が閉じられる。そして、金型54,56が閉じられた状態にて、金型54,56の凹部58,66内の空気が真空ポンプ82によって吸引排出され、これら凹部58,66内の空間が真空状態に保たれる。尚、このように真空状態に保つように、例えば、固定側金型54の凹部58の開口部近傍にシール部材84が設けられている。
その後、固定側金型54及び可動側金型56の温度調節プレート64,72に所定加熱温度(例えば、150℃程度)に加熱された加熱液体が加熱流体供給源(図示せず)から供給され、プレート80が所定加熱時間(例えば、約15秒程度)加熱され、かく加熱される間にプレート80に熱プレス転写が行われる。即ち、プレート80の下面には固定側金型54のスタンパ76が作用し、またプレート80の上面には可動側金型56のスタンパ78が作用して拡散パターン20が施される。
パターンの転写が行われた後、温度調節プレート64,72に所定冷却温度(例えば、約23℃程度)に冷却された冷却液体が冷却液体供給源(図示せず)から供給され、プレート80が所定冷却時間(例えば、約15秒程度)冷却され、この冷却の間に熱転写されたプリズムパターン24及び拡散パターン22がプレート80に固定され、このようにして上述した導光板2が製作される。尚、上述した成形方法に代えて、溶融樹脂を所定圧力で金型内に流し込んで成形する射出成形方法などにより形成するようにしてもよい。
この実施形態の導光板2(2A〜2D)では、拡散パターン20(20A、20C,20D)の四角錐状の凸部22(四角錐状の凹部22A、円錐状の凸部22C、円錐状の凹部22D)の頂部23(底部、頂部23C、底部)が断面円弧状に形成されているので、熱プレス転写成形、射出成形などの成形により形成しても、四角錐状の凸部22(四角錐状の凹部22A、円錐状の凸部22C、円錐状の凹部22D)における歪み、欠損の発生が非常に少なく抑えることができ、この種の導光板2(2A〜2D)を比較的容易に高精度に製作することができる。
図1〜図3に示す導光板2は、例えば、図11に示すようにバックライトとして組み立てられる。図10は、バックライトユニットを分解してして示す分解斜視図である。
図10において、このバックライトユニット102は、上述した導光板2に加えて、光を反射するための反射シート104、光を屈折するための第1及び第2プリズムシート106,107並びに保護シート108から構成されている。反射シート104は導光板2の下面6(拡散パターン20が施された面)に対向して配設され、導光板2の下面6側に導かれた光を上面4側に反射する。
図10において、このバックライトユニット102は、上述した導光板2に加えて、光を反射するための反射シート104、光を屈折するための第1及び第2プリズムシート106,107並びに保護シート108から構成されている。反射シート104は導光板2の下面6(拡散パターン20が施された面)に対向して配設され、導光板2の下面6側に導かれた光を上面4側に反射する。
また、第1プリズムシート106は導光板2の上面4に対向して配設される。この第1プリズムシート106の上面(導光板2に対向する面と反対側の面)には第1プリズムパターン110が施され、この第1プリズムパターン110は、図6及び図7に示す導光板2Cに施されたプリズムパターン24と同様に、交互に連続して配設されたV字断面の山部114及び谷部116から構成され、山部114及び谷部116の形状は上記プリズムパターン24の山部26及び谷部28の形状と同様でよい。この第1プリズムパターン110の山部114及び谷部116は、冷陰極蛍光ランプ16,18からの光が入射する入射端面に対して実質上垂直に直線状に設けられる(冷陰極蛍光ランプ16,18は、図11において紙面に対して手前側の側端面8及び紙面に対して背面側の側端面12に対向して配設される)。
また、第2プリズムシート107は第1プリズムシート106の上面(第1プリズムパターン110が設けられた面)に対向して配設される。この第2プリズムシート107の上面(第1プリズムシート106に対向する面と反対側の面)には第2プリズムパターン118が施され、この第2プリズムパターン118は、第1プリズムシート106に施された第1プリズムパターン110と同様に、交互に連続して配設されたV字断面の山部120及び谷部122から構成され、これら山部120及び谷部122の形状は第1プリズムパターン110の山部114及び谷部116の形状と同様でよい。この第2プリズムパターン118の山部120及び谷部122は、導光板2の入射端面に対して実質上平行に設けられ、従って、この第2プリズムシート107の第2プリズムパターン118の山部120及び谷部122の延びる方向と、第1プリズムシート106の第1プリズムパターン110の山部114及び谷部116の延びる方向とは、図11に示すように、実質上垂直に交差するように構成され、このように配置することによって、バックライトユニット102から液晶ユニット(図示せず)への照明光を均一にすることができる。
保護シート108は、第2プリズムシート107の表面側に(即ち、第2プリズムパターン118に対向して)配設され、バックライトユニット102の表面側を保護する。尚、要求される高輝度の程度、輝度の均一性の程度に応じて第1プリズムシート106及び/又は第2プリズムシート107を省略することができ、これらの要求が高いときには、必要に応じて、導光板2と第1プリズムシート106との間に拡散プレートを配設するようにしてもよい。
このバックライトユニット102においては、冷陰極蛍光ランプからの光が入射端面から導光板2に導入され、かく導入された光は、導光板2の下面6側にて反射シート104により反射されて上面4(出射面)側に導かれ、導光板2の上面4から出射される。そして、かく出射された光が第1プリズムシート106、第2プリズムシート107及び保護シート108を通して液晶ユニット(図示せず)の背面側から照明し、液晶ユニットを充分な輝度で均一に照明することができる。
尚、図5及び図6に示す導光板2Bを用いるときには、この導光板2Bの出射面4にプリズムパターン24が一体的に設けられているので、図11における第1プリズムシート106を省略することができ、これによって、バックライトユニット102の構成の簡略化を図ることができるとともに、その薄型化も図ることができる。
図1〜図3に示す形態の導光板であって、拡散パターンとして正四角錐状の凸部を形成し、各凸部の頂部を断面が円弧状に形成したものを用いて反射率の測定実験を行ったところ、図12に示す通りの実験結果が得られた。図12における実線は、拡散パターンの凸部の各傾斜側面の面粗度が14nmRyである導光板Aの実験結果を示し、伝搬する光の波長が大きくなるに従って反射率大きくなった。また、図12における破線は、拡散パターンの凸部の各傾斜側面の面粗度が65nmRyである導光板Bの実験結果を示し、伝搬する光の波長が大きくなるに従って反射率も大きくなるが、その反射率は導光板Aよりも約10〜20%程小さかった。この実験結果から、拡散パターンの凸部の傾斜側面の面粗度を15nm以下程度まで小さくすることによって、導光板の反射率を高めて出射面の輝度を上昇させることができることが判明した。
以上、本考案に従う導光板及びこれを備えたバックライトユニットの各種実施形態について説明したが、本考案はこれら実施形態に限定されるものではなく、本考案の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
例えば、上述した実施形態の導光板2(2A〜2D)においては、二つの側端面8,12(入射端面として機能する)に対向してそれぞれ冷陰極蛍光ランプ16,18を配設しているが、このような構成に限定されず、側端面8,12のいずれか一方に対向して冷陰極蛍光ランプを配設するようにしてもよく、かかる場合、導光板2(2A〜2D)は冷陰極蛍光ランプに対向する側端面(入射端面)から対向する側端面に向けてその厚さが漸減するようにくさび形状に形成するのが望ましい。
また、例えば、上述した実施形態のバックライトユニット102においては、一次光源を冷陰極蛍光ランプ16,18から構成しているが、これに限定されず、例えば所定方向に配設された複数のLED(発光ダイオード)から構成するようにしてもよい。
2,2A,2B,2C,2D 導光板
4 上面(出射面)
6 下面(背面)
8,12 側端面(入射端面)
16,18 冷陰極蛍光ランプ(一次光源)
20,20A,20C,20D 拡散パターン
22,22C 凸部
23 頂部
25,29 傾斜側面
25C,29D 傾斜周側面
27,27D 凹部
52 熱プレス転写成形装置
102 バックライトユニット
104 反射シート
106 第1プリズムシート
107 第2プリズムシート
P,P2 頂点部
P1,P3 底点部
4 上面(出射面)
6 下面(背面)
8,12 側端面(入射端面)
16,18 冷陰極蛍光ランプ(一次光源)
20,20A,20C,20D 拡散パターン
22,22C 凸部
23 頂部
25,29 傾斜側面
25C,29D 傾斜周側面
27,27D 凹部
52 熱プレス転写成形装置
102 バックライトユニット
104 反射シート
106 第1プリズムシート
107 第2プリズムシート
P,P2 頂点部
P1,P3 底点部
Claims (9)
- 液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、一次光源からの光が入射する入射端面と、前記入射端面に対して実質上垂直な面であって、前記入射端面から導入された光を出射する出射面と、前記出射面と反対側に位置する背面とを備え、前記出射面又は前記背面には拡散パターンが施され、前記拡散パターンは不規則に配置された複数の四角錐状の凸部又は凹部から構成され、前記凸部の頂部又は前記凹部の底部が円弧状に形成されていることを特徴とする導光板。
- 前記拡散パターンの前記複数の四角錐状の凸部又は凹部は、高さ方向において頂点部又は底点部から5〜15μmまでの部位が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記拡散パターンの前記複数の四角錐状の凸部又は凹部は実質上同じ大きさの正四角錐状であり、これら凸部又は凹部の底辺の一辺が30〜100μmで、これら凸部又は凹部の高さ又は深さが20〜50μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の導光板。
- 前記拡散パターンの前記複数の四角錐状の凸部又は凹部の傾斜側面の面粗度が20nmRy以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の導光板。
- 液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、一次光源からの光が入射する入射端面と、前記入射端面に対して実質上垂直な面であって、前記入射端面から導入された光を出射する出射面と、前記出射面と反対側に位置する背面とを備え、前記出射面又は前記背面には拡散パターンが施され、前記拡散パターンは不規則に配置された複数の円錐状の凸部又は凹部から構成され、前記凸部の頂部又は前記凹部の底部が円弧状に形成されていることを特徴とする導光板。
- 前記拡散パターンの前記複数の円錐状の凸部又は凹部は、高さ方向において頂点部又は底点部から5〜15μmまでの部位が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の導光板。
- 前記拡散パターンの前記複数の円錐状の凸部又は凹部は実質上同じ大きさであり、これら凸部又は凹部の底部の直径が30〜100μmで、これら凸部又は凹部の高さ又は深さが20〜50μmであることを特徴とする請求項5又は6に記載の導光板。
- 前記拡散パターンの前記複数の円錐状の凸部又は凹部の傾斜周側面の面粗度が20nmRy以下であることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の導光板。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の導光板を備えた液晶ディスプレイのバックライトユニットであって、光が入射する入射端面、光が出射する出射面及びこの出射面と反対側に位置する背面を有する導光板と、前記導光板の前記入射端面に対向して配設された一次光源と、前記導光板の前記背面側に配設された反射シートと、を備えたことを特徴とするバックライトユニット。
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JP2005011034U JP3120071U (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 導光板及びこれを備えたバックライトユニット |
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2005
- 2005-12-27 JP JP2005011034U patent/JP3120071U/ja not_active Expired - Fee Related
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