JP3736724B2 - 導光板、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置に関し、例えば入射面より遠ざかるに従って板厚が薄くなるように形成された導光板、この導光板を用いたサイドライト型面光源装置、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置に適用することができる。本発明は、１対の斜面による突起を裏面又は出射面に形成する際に、この１対の斜面による突起を断面略円弧形状の曲面で接続することにより、エッジの映り込みによる異常発光を低減する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、サイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明し、これにより全体形状を薄型化するようになされている。
【０００３】
このようなサイドライト型面光源装置は、透明板状部材である導光板の端面（以下入射面と呼ぶ）より照明光を入射し、導光板の内部で繰り返し反射させてこの照明光を伝搬させると共に出射面より出射させることにより、蛍光ランプ等による棒状光源の照明光を利用して面光源を形成するようになされている。
【０００４】
このようなサイドライト型面光源装置に適用される導光板は、入射面と略直交する方向に延長する１対の斜面による突起が入射面に沿って繰り返し形成されて、これら突起によるプリズム面が出射面又は裏面に形成されたものがある。このような導光板は、このプリズム面により、入射面と平行な面内における出射光の指向性を出射面の正面方向に補正することができることにより、その分出射光の指向性を補正する他の補正機構を省略して全体構成を簡略化することができるようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのように導光板の裏面等にプリズム面を形成した場合には、いわゆるエッジの映り込みによる異常発光が観察される場合がある。
【０００６】
すなわちエッジの映り込みによる異常発光は、照明光により明るく照らし出された導光板の入射面側上下のエッジ等が出射面より目視されるものであり、導光板においては、エッジより入射した照明光が導光板の内部を繰り返し反射して伝搬し、この反射の際に一部が出射面より出射されることにより、この明るく照らし出されたエッジの映り込みが入射面に沿った輝線の繰り返しとして観察される。
【０００７】
プリズム面を形成した導光板においては、導光板内をプリズム面に向かった光が再帰反射によって出射面に向かう割合が多くなるため、その分だけプリズム面を形成しない場合に比して、このようなエッジの映り込みによる異常発光が顕著になると考えられる。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、エッジの映り込みによる異常発光を低減することができる導光板と、この導光板を使用したサイドライト型面光源装置、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、所定の一次光源から射出された照明光を入射面から入射し、照明光を屈曲して出射面より出射する導光板において、出射面又は出射面と対向する面に、入射面と略直交する方向に延長する１対の斜面による突起が、入射面に沿って繰り返し形成され、前記突起の繰り返しによる谷の部分が前記入射面側の所定範囲に近づくに従って徐々に丸みを帯びてきて、少なくとも前記所定範囲において、前記谷の部分が導光板の内部側に凸となる断面略円弧形状の曲面により形成されてなるようにする。
【００１０】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、更に側面近傍の所定範囲においても、突起を断面略円弧形状の曲面により接続する。
【００１１】
また請求項３の発明においては、請求項２の構成において、突起の繰り返しによる谷の部分が、側面近傍の所定範囲に近づくに従って徐々に丸みを帯びるように形成する。
【００１３】
また請求項４の発明においては、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いてサイドライト型面光源装置を構成する。
【００１４】
また請求項５の発明においては、請求項４に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を構成する。
【００１５】
請求項１に係る構成によれば、少なくとも入射面近傍の所定範囲において、突起を断面略円弧形状の曲面により接続することにより、明るく照らし出されたエッジより到来する照明光が広がるようにこの面で反射され、これによりこの種の突起により充分な指向性を確保しつつ、エッジの輝きが出射面より観察される異常発光を目立たなくすることができる。
【００１６】
また請求項２に係る構成によれば、側面近傍の所定範囲において、突起を断面略円弧形状の曲面により接続することにより、側面のエッジに起因する映り込みによる異常発光についても、併せて低減することができる。
【００１７】
また請求項３に係る構成によれば、突起の繰り返しによる谷の部分が、側面近傍の所定範囲に近づくに従って徐々に丸みを帯びるように形成されることにより、異常発光を低減する特性を出射面の各部で徐々変化させることができ、これによりこの種の特性の急激な変化による出射光の品位の低下を防止することができる。
【００１９】
また請求項４に係る構成によれば、異常発光を低減してなるサイドライト型面光源装置を得ることができる。
【００２０】
また請求項５に係る構成によれば、異常発光を低減してなる高品位な照明光により表示画面を表示することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。なお図面は、理解が容易となるように一部を極端に誇張して示す。
【００２２】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置に適用されるサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。この実施の形態に係る液晶表示装置は、このサイドライト型面光源装置１の前面に液晶表示パネルＬＰを配置し、このサイドライト型面光源装置１より出射される照明光により液晶表示パネルＬＰを照明する。
【００２３】
ここでサイドライト型面光源装置１は、導光板２の入射面２Ａ側に一次光源３を配置すると共に、反射シート４、導光板２、光制御部材でなるプリズムシート５、保護シート６を順次積層し、図示しないフレームに保持して作成される。
【００２４】
一次光源３は、冷陰極管でなる蛍光ランプ７の周囲をリフレクタ８で囲って形成され、リフレクタ８の開口側より導光板２の入射面２Ａに照明光Ｌを入射する。ここでリフレクタ８は、蛍光ランプ７からの照明光を正反射又は乱反射する例えばシート材により形成される。
【００２５】
すなわち導光板２は、透明樹脂でなる例えばポリメチルメタクレート（ＰＭＭＡ樹脂）等の透明樹脂を射出成形して断面楔型に形成され、入射面１２Ａより一次光源の照明光を入射する。これにより導光板２は、出射面２Ｃと裏面２Ｂとの間を繰り返し反射して照明光を伝搬し、この出射面２Ｃ及び裏面２Ｂにおける反射の際に、臨界角以下の成分を出射面２Ｃ及び裏面２Ｂより出射する。
【００２６】
この導光板２は、出射面２Ｃを局所的に粗面にして照明光の出射を促す光散乱パターンが形成される。ここで光散乱パターンは、例えばマット面処理、対応する金型へのエッチング、放電加工等の適当な粗面化処理により、出射面２Ｃを矩形形状、円形形状、その他の形状により部分的に粗面化して形成される。
【００２７】
これら光散乱パターンは、個々の光散乱パターンの大きさ、光散乱パターンを配置するピッチ等を変えることにより、単位面積当たりに占める光散乱パターンの面積が光散乱パターンを形成する部位に応じて適宜調整され、これにより出射面２Ｃより出射される照明光の出射光量が出射面２Ｃの全面にわたって均一になるようになされている。さらに光散乱パターンは、出射面２Ｃ側より見て知覚困難な小径により形成される。なお光散乱パターンは、必要に応じて裏面２Ｂに形成することもできる。また導光板２にあっては、光拡散パターンに代えて各部位に応じて粗さの程度を変えて出射面２Ｃの全面を粗面とすることにより、出射光量を均一化することもできる。
【００２８】
さらに導光板２は、裏面２Ｂにプリズム面が形成される。ここでこのプリズム面は、図２において矢印Ａにより部分的に拡大して示すように導光板２の裏面２Ｂに、入射面２Ａに沿って微小な突起が繰り返し作成されて形成される。ここでこの微小な突起は、入射面２Ａとほぼ直交する方向に延長する１対の斜面２Ｅ、２Ｆを有し、この１対の斜面２Ｅ、２Ｆが直接接続されて断面三角形形状に形成される。
【００２９】
これらの突起は、斜面２Ｅ、２Ｆの成す角度（頂角）が約１００度になるように形成される。これにより導光板２は、入射面２Ａと平行な面内において、出射光の指向性を出射面２Ｃの正面方向に補正する。なおこの斜面２Ｅ、２Ｆの成す角度は、５０〜１３０度の範囲で適宜選定して実用に供する特性を得ることができる。また突起は、ほぼ５０〔μｍ〕の繰り返しピッチにより形成され、これにより出射面より目視して視認することができないようになされている。
【００３０】
また図１に示すように、この突起は、入射面２Ａ近傍の所定範囲においては、断面略円弧形状の曲面により滑らかに接続され、これにより導光板２においては、突起の繰り返しによる溝状の谷の部分が深く切れ込まないようになされている。
【００３１】
これに対して楔型先端側の領域においては、これら突起が直接接続されて突起の繰り返しによる溝状の谷の部分が深く形成されており、上述した入射面１２Ａ近傍の所定範囲に近づくに従って徐々に溝状の谷の部分が丸みを帯びてきて、その断面形状が円弧形状に徐々に変化するように形成される。
【００３２】
ここでなお入射面近傍の所定範囲は、入射面２Ａより入射面２Ａの厚さの１０倍程度の範囲である。これにより導光板２においては、入射面２Ａの上下エッジ及び左右エッジ、更には側面２Ｄ１、２Ｄ２の上下エッジの映り込みによる異常発光を低減するようになされている。
【００３３】
このようにして突起を接続する曲面は、上述した入射面近傍の所定領域においては、曲率半径３０〔μｍ〕により作成される。なおこの曲率曲面の半径は、約半径３０〔μｍ〕が最も好ましい値ではあるが、１０〜３０〔μｍ〕の範囲で実用上充分に映り込みによる異常発光を低減することができる。
【００３４】
反射シート４は（図２）、導光板２の裏面２Ｂより漏れ出す照明光を反射させることにより、この漏れ出した照明光を導光板２に再入射させて照明光の利用効率を向上させる。ここで反射シート４は、照明光を効率良く反射する白色ＰＥＴフィルム等による乱反射部材により構成される。
【００３５】
プリズムシート５は、導光板２の出射面２Ｃと対向する側の面に光制御面であるプリズム面が形成される。ここでプリズム面は、矢印Ｄにより示すように、導光板２の裏面２Ｂにおける突起の繰り返し方向とほぼ直交する方向に、１対の斜面５Ａ及び５Ｂによる突起が繰り返し作成されて形成され、この１対の斜面５Ａ及び５Ｂにより導光板２から出射される照明光の指向性を出射面２Ｃの正面方向に補正する。
【００３６】
なおプリズムシート５は、突起の繰り返しピッチが５０〔μｍ〕程度に設定される。また突起の頂角は、例えば３０〜７０度の範囲で適宜角度を選定して実用に供する特性を得ることができ、さらにこの突起は、要求される特性に応じて、断面形状が対称形状又は非対称形状に適宜選定される。
【００３７】
保護シート６は、弱い光散乱性を有するシート材により構成され、プリズムシート５の傷付きを防止すると共に、エッジの映り込み等をより一層目立たなくする。
【００３８】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、このサイドライト型面光源装置１は（図１）、一次光源３を構成する蛍光ランプ７より照明光が出射され、この照明光が直接に、またはリフレクタ８により反射されて導光板２の入射面２Ａより導光板２に入射する。さらにこの導光板２の内部において裏面２Ｂと出射面２Ｃとの間で反射を繰り返しながら、この入射面２Ａより入射した照明光が導光板２の内部を伝搬し、裏面２Ｂ及び出射面２Ｃにおける反射の際に臨界角以下の成分がそれぞれ裏面２Ｂ及び出射面２Ｃより出射される。また出射面２Ｃに入射する照明光においては、出射面２Ｃに配置された光拡散パターンにより散乱され、これにより出射面２Ｃから出射が促される。
【００３９】
このようにして導光板２より出射される照明光のうち、裏面２Ｂから出射される照明光にあっては、裏面２Ｂ側に配置された反射シート４により反射されて導光板２に再入射し、結局、出射面２Ｃより出射される。これによりサイドライト型面光源装置１においては、照明光の利用効率が向上される。
【００４０】
サイドライト型面光源装置１においては、このようにして出射面２Ｃより出射される照明光が導光板２の裏面２Ｂに形成されたプリズム面により入射面２Ａと平行な面内における指向性が補正され、また出射面２Ｃに配置されたプリズムシート５によりこれと直交する方向について指向性が補正され、続く保護シート６等により局所的な輝き等が緩和されて液晶表示パネルＬＰに向けて出射される。
【００４１】
このようにして導光板２の内部を伝搬して出射面２Ｃより出射される照明光においては、導光板２の入射面２Ａ側のエッジ（上下エッジ及び左右エッジ）より導光板２の内部に入射するものもあり、このような照明光が出射面２Ｃ側より見て入射面２Ａ近傍における異常発光として観察される。また側面２Ｄ１及び２Ｄ２の上下エッジで反射されるものもあり、これにより導光板の側面２Ｄ１及び２Ｄ２の近傍についても、異常発光が観察される。
【００４２】
すなわち図３及び図４に示すように、サイドライト型面光源装置１においては、例えば照明光Ｌにより明るく照らし出された入射面のエッジが出射面側より目視により確認され、これにより入射面と平行な輝線が出射面より観察されて異常発光が認められる。また導光板の裏面にプリズム面を形成した場合には、導光板内をプリズム面に向かった光が再帰反射によって出射面方向に向かう割合が多くなるため、その結果として、何ら突起を形成しない場合（プリズム面を形成しない場合）に比して、異常発光がより顕著になる。
【００４３】
この場合に、平坦な面による斜面１２Ｅ及び１２Ｆにより突起を形成し、この突起を直接接続すると、エッジの近接した領域より出射される照明光Ｌがほぼ同一の光路を経て出射されるようになる。
【００４４】
ところが図５及び図６に示すように、この実施の形態のように、入射面２Ａ近傍等の異常発光が認められる領域において、突起の繰り返しによる溝状（プリズム形状）の谷の部分の断面形状を円弧形状に形成すれば、このようにエッジに近接した領域において、出射面２Ｃより出射される照明光Ｌには、広がりが生じるようになる。すなわち出射面２Ｃより出射されるエッジからの照明光を一定の方向ではなく、多様な方向に出射することができるようになり、その分輝線を目立たなくして異常発光を低減することができる。
【００４５】
なお図４及び図６は、入射面と平行な面により突起を切り取って、照明光Ｌの光路を示す断面図である。
【００４６】
ところでこのように、曲面により突起を接続すると、その分導光板２においては、出射光の指向性を補正する機能が損なわれることになる。しかしながらこの実施の形態のように、入射面２Ａ近傍等の異常発光が認められる領域に限って、曲面により突起を接続するような形状としておけば、指向性の劣化を最小限度に留めたままで異常発光を低減することができ、その結果、面光源として見たときの発光面の品位をより一層向上させることができる。
【００４７】
さらにこの実施の形態では、楔型先端側の領域においては、これら突起が直接接続されて谷の部分が深く形成されると共に、入射面近傍の所定範囲に近づくに従って谷の部分が徐々に丸みを帯びるように形成されていることにより、異常発光を低減する特性が出射面の各部で徐々に変化することになる。これによりこの種の特性の急激な変化による出射光の品位の低下が防止される。
【００４８】
ところで図５及び図６との対比により図７及び図８に示すように、導光板２２において、その裏面に繰り返し形成した突起（プリズム形状）の山の部分（稜線）を円弧形状に形成しても、入射面２Ａの上下エッジより到来する照明光の出射方向を広げることができ、その分異常発光を低減することができる。しかしながら実験した結果によれば、この構造では入射面２Ａの左右エッジ（導光板２の出射面２Ｃと裏面２Ｂとを結ぶエッジ）や、側面のエッジの映り込みによる異常発光の緩和が不十分であり、この構造では液晶表示装置に適用して極めて高品位に表示画面を形成することが実現できないというのが実用であった。
【００４９】
これに対してこの実施の形態のように、谷の部分を曲面により構成すれば、頂点を円弧形状に形成する場合に比して、入射面２Ａの上下エッジの映り込みの緩和に加えて、左右エッジや側面のエッジの映り込みについても緩和することが可能となり、その結果として、異常発光を格段的に低減できることが判った。なお谷の部分を曲面により構成すれば、頂点を円弧形状に形成する場合に比して谷の部分が導光板側に深く切れ込んでいないことにより、その分斜め入射する照明光を遮ることなく曲面に効率良く導くことができることにより、このような差異が現れるものと考えられる。
【００５０】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、入射面近傍の所定範囲においては、１対の斜面による突起を断面略円弧形状の曲面により接続することにより、入射面の上下エッジ、左右エッジ、並びに側面エッジの映り込みによる異常発光を低減することができる。
【００５１】
またこのとき入射面の近傍所定範囲に近づくに従って谷の部分が徐々に丸みを帯びるように形成されていることにより、異常発光を低減する特性を出射面の各部で徐々変化させることができ、これによりこの種の特性の急激な変化による出射光の品位の低下を防止することができる。
【００５２】
（２）第２の実施の形態
図９は、図１との対比により本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板を示す平面図である。この実施の形態においては、第１の実施の形態について上述した導光板２に代えて、この導光板３２が適用される。
【００５３】
ここで導光板３２は、導光板２と同様に、透明樹脂を射出成形して作成され、裏面３２Ｂにプリズム面が作成される。導光板３２は、このプリズム面が導光板２と同様に１対の斜面による突起の繰り返しにより構成され、突起間の谷の部分が導光板２と同様に作成される。
【００５４】
さらにこの実施の形態において、導光板３２は、入射面３２Ａ近傍の所定領域、側面近傍の所定領域において、突起を構成する１対の斜面が断面略円弧形状の曲面により接続され、これによりさらに一段と異常発光を低減できるようになされている。
【００５５】
導光板３２は、これらの領域より遠ざかるに従って、この１対の斜面を接続する曲面の曲率半径が小さくなり、楔型先端領域ではこの半径がほぼ０となるように形成されて断面三角形形状の突起が作成されるようになされている。これにより導光板３２は、異常発光を低減する特性が出射面で急激に変化しないようにして、この特性の急激な変化による出射光の品位の低下を防止できるようになされている。
【００５６】
図９に示す構成によれば、谷の部分に加えて、突起の先端についても曲面により構成することにより、第１の実施の形態に比して、さらに一段と各エッジの映り込みによる異常発光を低減することができる。
【００５７】
（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、入射面近傍の所定領域について、突起を曲面により接続し、さらには突起の先端を曲面に形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて図１０あるいは図１１に示すように、入射面近傍の所定領域に加えて側面近傍の所定領域についてもこれらの処理を施すようにしてもよい。なお図１０に示すものは、上述した第１の実施の形態のように突起の谷の部分を曲面により構成したものであり、図１１に示すものは、上述した第２の実施の形態にように、谷の部分に加えて突起の先端についても曲面により構成したものである。
【００５８】
また上述の実施の形態においては、導光板の裏面にプリズム面を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、導光板の出射面側にプリズム面を作成する構成にも広く適用することができる。また図１２に示すような側面２Ｄ１、２Ｄ２の入射面側２Ａ近傍にフレームに対する位置決め、保持用の矩形形状の突起９が形成されている導光板２を用いる場合にも本発明は良好に適用されるものである。
【００５９】
また上述の実施の形態においては、導光板の出射面にプリズムシート、保護シート等を配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々のシート材を配置する場合、さらには導光板の出射面又は裏面にプリズムシートと同様のプリズム面を形成してプリズムシートの機能を導光板に盛り込むことによりシート材の配置を省略する場合に広く適用することができる。
【００６０】
また上述の実施の形態においては、透明樹脂により導光板を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、導光板を構成する透明樹脂に、それとは屈折率の異なる樹脂材料（シリコーン樹脂等）からなる微粒子を混入させて導光板を構成する場合にも広く適用することができる。
【００６１】
さらに上述の実施の形態においては、断面楔型形状の板状部材でなる導光板を用いたサイドライト型面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板形状の板状部材により導光板を構成する方式のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００６２】
さらに上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００６３】
また上述の実施の形態では、棒状光源でなる蛍光ランプにより一次光源を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード等の点光源を複数配置して一次光源を形成する場合にも広く適用することができる。
【００６４】
さらに上述の実施の形態では、バックライト方式の液晶表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、少なくとも入射面近傍の所定範囲においては、１対の斜面による突起を裏面又は出射面に形成する際に、この１対の斜面による突起を断面略円弧形状の曲面で接続することにより、エッジの映り込みによる異常発光を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置に適用されるサイドライト型面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図２】サイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図３】映り込みの説明に供する斜視図である。
【図４】図５に係る構成において入射面と平行な面内における照明光の光路を示す断面図である。
【図５】図１の導光板においてエッジより出射された照明光の光路を示す斜視図である。
【図６】図６に係る光路を入射面と平行な面内により示す断面図である。
【図７】図５との対比により突起を構成する１対の斜面を曲面により接続した場合示す斜視図である。
【図８】図７に係る光路を入射面と平行な面内により示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る導光板を示す平面図である。
【図１０】図１との対比により本発明の他の実施の形態に係る導光板を示す平面図である。
【図１１】図９との対比により本発明の他の実施の形態に係る導光板を示す平面図である。
【図１２】図２との対比により本発明の他の実施の形態に係る導光板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１……サイドライト型面光源装置、２、３２……導光板、２Ａ、３２Ａ……入射面、２Ｂ、３２Ｂ……裏面、２Ｅ、２Ｆ、１２Ｅ、１２Ｆ、２２Ｅ、２２Ｆ、３２Ｅ、３２Ｆ……斜面、３……光源
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置に関し、例えば入射面より遠ざかるに従って板厚が薄くなるように形成された導光板、この導光板を用いたサイドライト型面光源装置、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置に適用することができる。本発明は、１対の斜面による突起を裏面又は出射面に形成する際に、この１対の斜面による突起を断面略円弧形状の曲面で接続することにより、エッジの映り込みによる異常発光を低減する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、サイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明し、これにより全体形状を薄型化するようになされている。
【０００３】
このようなサイドライト型面光源装置は、透明板状部材である導光板の端面（以下入射面と呼ぶ）より照明光を入射し、導光板の内部で繰り返し反射させてこの照明光を伝搬させると共に出射面より出射させることにより、蛍光ランプ等による棒状光源の照明光を利用して面光源を形成するようになされている。
【０００４】
このようなサイドライト型面光源装置に適用される導光板は、入射面と略直交する方向に延長する１対の斜面による突起が入射面に沿って繰り返し形成されて、これら突起によるプリズム面が出射面又は裏面に形成されたものがある。このような導光板は、このプリズム面により、入射面と平行な面内における出射光の指向性を出射面の正面方向に補正することができることにより、その分出射光の指向性を補正する他の補正機構を省略して全体構成を簡略化することができるようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのように導光板の裏面等にプリズム面を形成した場合には、いわゆるエッジの映り込みによる異常発光が観察される場合がある。
【０００６】
すなわちエッジの映り込みによる異常発光は、照明光により明るく照らし出された導光板の入射面側上下のエッジ等が出射面より目視されるものであり、導光板においては、エッジより入射した照明光が導光板の内部を繰り返し反射して伝搬し、この反射の際に一部が出射面より出射されることにより、この明るく照らし出されたエッジの映り込みが入射面に沿った輝線の繰り返しとして観察される。
【０００７】
プリズム面を形成した導光板においては、導光板内をプリズム面に向かった光が再帰反射によって出射面に向かう割合が多くなるため、その分だけプリズム面を形成しない場合に比して、このようなエッジの映り込みによる異常発光が顕著になると考えられる。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、エッジの映り込みによる異常発光を低減することができる導光板と、この導光板を使用したサイドライト型面光源装置、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、所定の一次光源から射出された照明光を入射面から入射し、照明光を屈曲して出射面より出射する導光板において、出射面又は出射面と対向する面に、入射面と略直交する方向に延長する１対の斜面による突起が、入射面に沿って繰り返し形成され、前記突起の繰り返しによる谷の部分が前記入射面側の所定範囲に近づくに従って徐々に丸みを帯びてきて、少なくとも前記所定範囲において、前記谷の部分が導光板の内部側に凸となる断面略円弧形状の曲面により形成されてなるようにする。
【００１０】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、更に側面近傍の所定範囲においても、突起を断面略円弧形状の曲面により接続する。
【００１１】
また請求項３の発明においては、請求項２の構成において、突起の繰り返しによる谷の部分が、側面近傍の所定範囲に近づくに従って徐々に丸みを帯びるように形成する。
【００１３】
また請求項４の発明においては、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いてサイドライト型面光源装置を構成する。
【００１４】
また請求項５の発明においては、請求項４に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を構成する。
【００１５】
請求項１に係る構成によれば、少なくとも入射面近傍の所定範囲において、突起を断面略円弧形状の曲面により接続することにより、明るく照らし出されたエッジより到来する照明光が広がるようにこの面で反射され、これによりこの種の突起により充分な指向性を確保しつつ、エッジの輝きが出射面より観察される異常発光を目立たなくすることができる。
【００１６】
また請求項２に係る構成によれば、側面近傍の所定範囲において、突起を断面略円弧形状の曲面により接続することにより、側面のエッジに起因する映り込みによる異常発光についても、併せて低減することができる。
【００１７】
また請求項３に係る構成によれば、突起の繰り返しによる谷の部分が、側面近傍の所定範囲に近づくに従って徐々に丸みを帯びるように形成されることにより、異常発光を低減する特性を出射面の各部で徐々変化させることができ、これによりこの種の特性の急激な変化による出射光の品位の低下を防止することができる。
【００１９】
また請求項４に係る構成によれば、異常発光を低減してなるサイドライト型面光源装置を得ることができる。
【００２０】
また請求項５に係る構成によれば、異常発光を低減してなる高品位な照明光により表示画面を表示することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。なお図面は、理解が容易となるように一部を極端に誇張して示す。
【００２２】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置に適用されるサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。この実施の形態に係る液晶表示装置は、このサイドライト型面光源装置１の前面に液晶表示パネルＬＰを配置し、このサイドライト型面光源装置１より出射される照明光により液晶表示パネルＬＰを照明する。
【００２３】
ここでサイドライト型面光源装置１は、導光板２の入射面２Ａ側に一次光源３を配置すると共に、反射シート４、導光板２、光制御部材でなるプリズムシート５、保護シート６を順次積層し、図示しないフレームに保持して作成される。
【００２４】
一次光源３は、冷陰極管でなる蛍光ランプ７の周囲をリフレクタ８で囲って形成され、リフレクタ８の開口側より導光板２の入射面２Ａに照明光Ｌを入射する。ここでリフレクタ８は、蛍光ランプ７からの照明光を正反射又は乱反射する例えばシート材により形成される。
【００２５】
すなわち導光板２は、透明樹脂でなる例えばポリメチルメタクレート（ＰＭＭＡ樹脂）等の透明樹脂を射出成形して断面楔型に形成され、入射面１２Ａより一次光源の照明光を入射する。これにより導光板２は、出射面２Ｃと裏面２Ｂとの間を繰り返し反射して照明光を伝搬し、この出射面２Ｃ及び裏面２Ｂにおける反射の際に、臨界角以下の成分を出射面２Ｃ及び裏面２Ｂより出射する。
【００２６】
この導光板２は、出射面２Ｃを局所的に粗面にして照明光の出射を促す光散乱パターンが形成される。ここで光散乱パターンは、例えばマット面処理、対応する金型へのエッチング、放電加工等の適当な粗面化処理により、出射面２Ｃを矩形形状、円形形状、その他の形状により部分的に粗面化して形成される。
【００２７】
これら光散乱パターンは、個々の光散乱パターンの大きさ、光散乱パターンを配置するピッチ等を変えることにより、単位面積当たりに占める光散乱パターンの面積が光散乱パターンを形成する部位に応じて適宜調整され、これにより出射面２Ｃより出射される照明光の出射光量が出射面２Ｃの全面にわたって均一になるようになされている。さらに光散乱パターンは、出射面２Ｃ側より見て知覚困難な小径により形成される。なお光散乱パターンは、必要に応じて裏面２Ｂに形成することもできる。また導光板２にあっては、光拡散パターンに代えて各部位に応じて粗さの程度を変えて出射面２Ｃの全面を粗面とすることにより、出射光量を均一化することもできる。
【００２８】
さらに導光板２は、裏面２Ｂにプリズム面が形成される。ここでこのプリズム面は、図２において矢印Ａにより部分的に拡大して示すように導光板２の裏面２Ｂに、入射面２Ａに沿って微小な突起が繰り返し作成されて形成される。ここでこの微小な突起は、入射面２Ａとほぼ直交する方向に延長する１対の斜面２Ｅ、２Ｆを有し、この１対の斜面２Ｅ、２Ｆが直接接続されて断面三角形形状に形成される。
【００２９】
これらの突起は、斜面２Ｅ、２Ｆの成す角度（頂角）が約１００度になるように形成される。これにより導光板２は、入射面２Ａと平行な面内において、出射光の指向性を出射面２Ｃの正面方向に補正する。なおこの斜面２Ｅ、２Ｆの成す角度は、５０〜１３０度の範囲で適宜選定して実用に供する特性を得ることができる。また突起は、ほぼ５０〔μｍ〕の繰り返しピッチにより形成され、これにより出射面より目視して視認することができないようになされている。
【００３０】
また図１に示すように、この突起は、入射面２Ａ近傍の所定範囲においては、断面略円弧形状の曲面により滑らかに接続され、これにより導光板２においては、突起の繰り返しによる溝状の谷の部分が深く切れ込まないようになされている。
【００３１】
これに対して楔型先端側の領域においては、これら突起が直接接続されて突起の繰り返しによる溝状の谷の部分が深く形成されており、上述した入射面１２Ａ近傍の所定範囲に近づくに従って徐々に溝状の谷の部分が丸みを帯びてきて、その断面形状が円弧形状に徐々に変化するように形成される。
【００３２】
ここでなお入射面近傍の所定範囲は、入射面２Ａより入射面２Ａの厚さの１０倍程度の範囲である。これにより導光板２においては、入射面２Ａの上下エッジ及び左右エッジ、更には側面２Ｄ１、２Ｄ２の上下エッジの映り込みによる異常発光を低減するようになされている。
【００３３】
このようにして突起を接続する曲面は、上述した入射面近傍の所定領域においては、曲率半径３０〔μｍ〕により作成される。なおこの曲率曲面の半径は、約半径３０〔μｍ〕が最も好ましい値ではあるが、１０〜３０〔μｍ〕の範囲で実用上充分に映り込みによる異常発光を低減することができる。
【００３４】
反射シート４は（図２）、導光板２の裏面２Ｂより漏れ出す照明光を反射させることにより、この漏れ出した照明光を導光板２に再入射させて照明光の利用効率を向上させる。ここで反射シート４は、照明光を効率良く反射する白色ＰＥＴフィルム等による乱反射部材により構成される。
【００３５】
プリズムシート５は、導光板２の出射面２Ｃと対向する側の面に光制御面であるプリズム面が形成される。ここでプリズム面は、矢印Ｄにより示すように、導光板２の裏面２Ｂにおける突起の繰り返し方向とほぼ直交する方向に、１対の斜面５Ａ及び５Ｂによる突起が繰り返し作成されて形成され、この１対の斜面５Ａ及び５Ｂにより導光板２から出射される照明光の指向性を出射面２Ｃの正面方向に補正する。
【００３６】
なおプリズムシート５は、突起の繰り返しピッチが５０〔μｍ〕程度に設定される。また突起の頂角は、例えば３０〜７０度の範囲で適宜角度を選定して実用に供する特性を得ることができ、さらにこの突起は、要求される特性に応じて、断面形状が対称形状又は非対称形状に適宜選定される。
【００３７】
保護シート６は、弱い光散乱性を有するシート材により構成され、プリズムシート５の傷付きを防止すると共に、エッジの映り込み等をより一層目立たなくする。
【００３８】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、このサイドライト型面光源装置１は（図１）、一次光源３を構成する蛍光ランプ７より照明光が出射され、この照明光が直接に、またはリフレクタ８により反射されて導光板２の入射面２Ａより導光板２に入射する。さらにこの導光板２の内部において裏面２Ｂと出射面２Ｃとの間で反射を繰り返しながら、この入射面２Ａより入射した照明光が導光板２の内部を伝搬し、裏面２Ｂ及び出射面２Ｃにおける反射の際に臨界角以下の成分がそれぞれ裏面２Ｂ及び出射面２Ｃより出射される。また出射面２Ｃに入射する照明光においては、出射面２Ｃに配置された光拡散パターンにより散乱され、これにより出射面２Ｃから出射が促される。
【００３９】
このようにして導光板２より出射される照明光のうち、裏面２Ｂから出射される照明光にあっては、裏面２Ｂ側に配置された反射シート４により反射されて導光板２に再入射し、結局、出射面２Ｃより出射される。これによりサイドライト型面光源装置１においては、照明光の利用効率が向上される。
【００４０】
サイドライト型面光源装置１においては、このようにして出射面２Ｃより出射される照明光が導光板２の裏面２Ｂに形成されたプリズム面により入射面２Ａと平行な面内における指向性が補正され、また出射面２Ｃに配置されたプリズムシート５によりこれと直交する方向について指向性が補正され、続く保護シート６等により局所的な輝き等が緩和されて液晶表示パネルＬＰに向けて出射される。
【００４１】
このようにして導光板２の内部を伝搬して出射面２Ｃより出射される照明光においては、導光板２の入射面２Ａ側のエッジ（上下エッジ及び左右エッジ）より導光板２の内部に入射するものもあり、このような照明光が出射面２Ｃ側より見て入射面２Ａ近傍における異常発光として観察される。また側面２Ｄ１及び２Ｄ２の上下エッジで反射されるものもあり、これにより導光板の側面２Ｄ１及び２Ｄ２の近傍についても、異常発光が観察される。
【００４２】
すなわち図３及び図４に示すように、サイドライト型面光源装置１においては、例えば照明光Ｌにより明るく照らし出された入射面のエッジが出射面側より目視により確認され、これにより入射面と平行な輝線が出射面より観察されて異常発光が認められる。また導光板の裏面にプリズム面を形成した場合には、導光板内をプリズム面に向かった光が再帰反射によって出射面方向に向かう割合が多くなるため、その結果として、何ら突起を形成しない場合（プリズム面を形成しない場合）に比して、異常発光がより顕著になる。
【００４３】
この場合に、平坦な面による斜面１２Ｅ及び１２Ｆにより突起を形成し、この突起を直接接続すると、エッジの近接した領域より出射される照明光Ｌがほぼ同一の光路を経て出射されるようになる。
【００４４】
ところが図５及び図６に示すように、この実施の形態のように、入射面２Ａ近傍等の異常発光が認められる領域において、突起の繰り返しによる溝状（プリズム形状）の谷の部分の断面形状を円弧形状に形成すれば、このようにエッジに近接した領域において、出射面２Ｃより出射される照明光Ｌには、広がりが生じるようになる。すなわち出射面２Ｃより出射されるエッジからの照明光を一定の方向ではなく、多様な方向に出射することができるようになり、その分輝線を目立たなくして異常発光を低減することができる。
【００４５】
なお図４及び図６は、入射面と平行な面により突起を切り取って、照明光Ｌの光路を示す断面図である。
【００４６】
ところでこのように、曲面により突起を接続すると、その分導光板２においては、出射光の指向性を補正する機能が損なわれることになる。しかしながらこの実施の形態のように、入射面２Ａ近傍等の異常発光が認められる領域に限って、曲面により突起を接続するような形状としておけば、指向性の劣化を最小限度に留めたままで異常発光を低減することができ、その結果、面光源として見たときの発光面の品位をより一層向上させることができる。
【００４７】
さらにこの実施の形態では、楔型先端側の領域においては、これら突起が直接接続されて谷の部分が深く形成されると共に、入射面近傍の所定範囲に近づくに従って谷の部分が徐々に丸みを帯びるように形成されていることにより、異常発光を低減する特性が出射面の各部で徐々に変化することになる。これによりこの種の特性の急激な変化による出射光の品位の低下が防止される。
【００４８】
ところで図５及び図６との対比により図７及び図８に示すように、導光板２２において、その裏面に繰り返し形成した突起（プリズム形状）の山の部分（稜線）を円弧形状に形成しても、入射面２Ａの上下エッジより到来する照明光の出射方向を広げることができ、その分異常発光を低減することができる。しかしながら実験した結果によれば、この構造では入射面２Ａの左右エッジ（導光板２の出射面２Ｃと裏面２Ｂとを結ぶエッジ）や、側面のエッジの映り込みによる異常発光の緩和が不十分であり、この構造では液晶表示装置に適用して極めて高品位に表示画面を形成することが実現できないというのが実用であった。
【００４９】
これに対してこの実施の形態のように、谷の部分を曲面により構成すれば、頂点を円弧形状に形成する場合に比して、入射面２Ａの上下エッジの映り込みの緩和に加えて、左右エッジや側面のエッジの映り込みについても緩和することが可能となり、その結果として、異常発光を格段的に低減できることが判った。なお谷の部分を曲面により構成すれば、頂点を円弧形状に形成する場合に比して谷の部分が導光板側に深く切れ込んでいないことにより、その分斜め入射する照明光を遮ることなく曲面に効率良く導くことができることにより、このような差異が現れるものと考えられる。
【００５０】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、入射面近傍の所定範囲においては、１対の斜面による突起を断面略円弧形状の曲面により接続することにより、入射面の上下エッジ、左右エッジ、並びに側面エッジの映り込みによる異常発光を低減することができる。
【００５１】
またこのとき入射面の近傍所定範囲に近づくに従って谷の部分が徐々に丸みを帯びるように形成されていることにより、異常発光を低減する特性を出射面の各部で徐々変化させることができ、これによりこの種の特性の急激な変化による出射光の品位の低下を防止することができる。
【００５２】
（２）第２の実施の形態
図９は、図１との対比により本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される導光板を示す平面図である。この実施の形態においては、第１の実施の形態について上述した導光板２に代えて、この導光板３２が適用される。
【００５３】
ここで導光板３２は、導光板２と同様に、透明樹脂を射出成形して作成され、裏面３２Ｂにプリズム面が作成される。導光板３２は、このプリズム面が導光板２と同様に１対の斜面による突起の繰り返しにより構成され、突起間の谷の部分が導光板２と同様に作成される。
【００５４】
さらにこの実施の形態において、導光板３２は、入射面３２Ａ近傍の所定領域、側面近傍の所定領域において、突起を構成する１対の斜面が断面略円弧形状の曲面により接続され、これによりさらに一段と異常発光を低減できるようになされている。
【００５５】
導光板３２は、これらの領域より遠ざかるに従って、この１対の斜面を接続する曲面の曲率半径が小さくなり、楔型先端領域ではこの半径がほぼ０となるように形成されて断面三角形形状の突起が作成されるようになされている。これにより導光板３２は、異常発光を低減する特性が出射面で急激に変化しないようにして、この特性の急激な変化による出射光の品位の低下を防止できるようになされている。
【００５６】
図９に示す構成によれば、谷の部分に加えて、突起の先端についても曲面により構成することにより、第１の実施の形態に比して、さらに一段と各エッジの映り込みによる異常発光を低減することができる。
【００５７】
（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、入射面近傍の所定領域について、突起を曲面により接続し、さらには突起の先端を曲面に形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて図１０あるいは図１１に示すように、入射面近傍の所定領域に加えて側面近傍の所定領域についてもこれらの処理を施すようにしてもよい。なお図１０に示すものは、上述した第１の実施の形態のように突起の谷の部分を曲面により構成したものであり、図１１に示すものは、上述した第２の実施の形態にように、谷の部分に加えて突起の先端についても曲面により構成したものである。
【００５８】
また上述の実施の形態においては、導光板の裏面にプリズム面を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、導光板の出射面側にプリズム面を作成する構成にも広く適用することができる。また図１２に示すような側面２Ｄ１、２Ｄ２の入射面側２Ａ近傍にフレームに対する位置決め、保持用の矩形形状の突起９が形成されている導光板２を用いる場合にも本発明は良好に適用されるものである。
【００５９】
また上述の実施の形態においては、導光板の出射面にプリズムシート、保護シート等を配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々のシート材を配置する場合、さらには導光板の出射面又は裏面にプリズムシートと同様のプリズム面を形成してプリズムシートの機能を導光板に盛り込むことによりシート材の配置を省略する場合に広く適用することができる。
【００６０】
また上述の実施の形態においては、透明樹脂により導光板を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、導光板を構成する透明樹脂に、それとは屈折率の異なる樹脂材料（シリコーン樹脂等）からなる微粒子を混入させて導光板を構成する場合にも広く適用することができる。
【００６１】
さらに上述の実施の形態においては、断面楔型形状の板状部材でなる導光板を用いたサイドライト型面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板形状の板状部材により導光板を構成する方式のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００６２】
さらに上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００６３】
また上述の実施の形態では、棒状光源でなる蛍光ランプにより一次光源を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード等の点光源を複数配置して一次光源を形成する場合にも広く適用することができる。
【００６４】
さらに上述の実施の形態では、バックライト方式の液晶表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、少なくとも入射面近傍の所定範囲においては、１対の斜面による突起を裏面又は出射面に形成する際に、この１対の斜面による突起を断面略円弧形状の曲面で接続することにより、エッジの映り込みによる異常発光を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置に適用されるサイドライト型面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図２】サイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図３】映り込みの説明に供する斜視図である。
【図４】図５に係る構成において入射面と平行な面内における照明光の光路を示す断面図である。
【図５】図１の導光板においてエッジより出射された照明光の光路を示す斜視図である。
【図６】図６に係る光路を入射面と平行な面内により示す断面図である。
【図７】図５との対比により突起を構成する１対の斜面を曲面により接続した場合示す斜視図である。
【図８】図７に係る光路を入射面と平行な面内により示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る導光板を示す平面図である。
【図１０】図１との対比により本発明の他の実施の形態に係る導光板を示す平面図である。
【図１１】図９との対比により本発明の他の実施の形態に係る導光板を示す平面図である。
【図１２】図２との対比により本発明の他の実施の形態に係る導光板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１……サイドライト型面光源装置、２、３２……導光板、２Ａ、３２Ａ……入射面、２Ｂ、３２Ｂ……裏面、２Ｅ、２Ｆ、１２Ｅ、１２Ｆ、２２Ｅ、２２Ｆ、３２Ｅ、３２Ｆ……斜面、３……光源
Claims (5)
- 所定の一次光源から出射された照明光を入射面から入射し、前記照明光を屈曲して出射面より出射する導光板において、
前記出射面又は前記出射面と対向する面に、前記入射面と略直交する方向に延長するｌ対の斜面による突起が、前記入射面に沿って繰り返し形成され、
前記突起の繰り返しによる谷の部分が前記入射面側の所定範囲に近づくに従って徐々に丸みを帯びてきて、
少なくとも前記所定範囲において、前記谷の部分が導光板の内部側に凸となる断面略円弧形状の曲面により形成された
ことを特徴とする導光板。 - 更に側面近傍の所定範囲においても、前記突起を断面略円弧形状の曲面により接続した
ことを特徴とする請求項１に記載の導光板。 - 前記突起の繰り返しによる谷の部分が、前記側面近傍の所定範囲に近づくに従って徐々に丸みを帯びるように形成された
ことを特徴とする請求項２に記載の導光枝。 - 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を用いた
ことを特徴とするサイドライト型面光源装置。 - 請求項４に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明する
ことを特徴とする液晶表示装置。
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