JP3966492B2 - 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
【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、例えば局所的な発光領域から比較的強い指向性を以て光が出射する点光源を一次光源にしてなる場合に適用することができる。本発明は、少なくとも導光板の点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する複数の溝を形成し、少なくとも出射面近傍においては、この溝の彫り込み深さが出射面に近づくに従って徐々に浅くなるようにすることにより、点光源の発光点を出射面側より目視できないようにして入射面近傍の輝度ムラを低減する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置は、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するようになされている。
【0003】
図6は、点光源により一次光源を構成したサイドライト型面光源装置1の一例を示す分解斜視図であり、図7は、図6をA−A線で切り取って示す断面図である。このサイドライト型面光源装置1は、導光板2の側方に一次光源3を配置し、反射シート4、導光板2を順次積層して形成される。なおサイドライト型面光源装置1は、導光板2の出射面2C上に、出射光の特性を補正する各種シート材が必要に応じて適宣配置される。
【0004】
一次光源3は、例えば矩形形状の樹脂パッケージに半導体チップが封止された局所的な発光領域から比較的強い指向性を以て光が出射する点光源7をプリント基板等の保持部材8に搭載して形成され、これら点光源7より出射される照明光を導光板2の入射面2Aに入射する。
【0005】
導光板2は、例えば透明部材でなるアクリル(PMMA樹脂)を射出成形して断面楔型形状に形成され、入射面2Aより一次光源3の照明光を入射する。これにより導光板2は、反射シート4側平面(以下裏面と呼ぶ)2Bと出射面2Cとの間を繰り返し反射して照明光を伝搬し、この裏面2B及び出射面2Cにおける反射の際に、臨界角以下の成分を裏面2B及び出射面2Cより出射する。
【0006】
反射シート4は、金属箔等でなるシート状の正反射部材、又は白色PETフィルム等でなるシート状の乱反射部材により形成され、導光板2の裏面2Bより漏れ出す照明光を反射して導光板2に再入射させ、これにより照明光の利用効率を向上させる。
【0007】
このような照明光の出射原理に係るサイドライト型面光源装置1において、導光板2は、点光源7と対向する部位に凹部2Dが形成される。
【0008】
すなわち導光板2の入射面2Aを平坦な面により作成した場合、サイドライト型面光源装置1においては、点光源7より出射される照明光の指向性により、符号Eにより示すように、入射面近傍の点光源7間、出射面2Cの入射面側隅部において出射光量が低下し、これにより入射面近傍で輝度ムラが発生する。
【0009】
図6において符号Bにより部分的に拡大して示すように、凹部2Dは、導光板2の厚さ方向にほぼ一様な断面略円弧形状に形成され、この円弧形状の曲面が凹レンズのレンズ面として機能する。これにより導光板2は、出射面2Cと平行な面内において、点光源7の正面方向に集中して出射される照明光Lの指向性を補正し、点光源7間、出射面2Cの隅部に照明光を振り分ける。
【0010】
これによりこの種の点光源によるサイドライト型面光源装置1においては、入射面近傍の輝度ムラを低減するようになされている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのように点光源7と対向する部位に凹部2Dを形成すると、サイドライト型面光源装置1においては、図7において符号Cにより示すように、この凹部2Dを介して点光源7より出射される照明光が出射面2C側に直接出射されることになる。
【0012】
これにより液晶表示装置においては、輝度ムラを防止できても、点光源の発光点が出射面側より目視され、表示画面の品位が著しく劣化する問題がある。
【0013】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、点光源の発光点を出射面側より目視できないようにして入射面近傍の輝度ムラを低減することができる導光板、この導光板を用いたサイドライト型面光源装置及び液晶表示装置を提案しようとするものである。
【0014】
【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に係る発明においては、点光源から出射した照明光を端面から入射し、照明光を屈曲して出射面より出射する導光板において、少なくとも端面の点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する溝を、1つの点光源に対して複数形成し、少なくとも出射面近傍において、出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなるように、且つ出射面の近傍で途絶えるように溝を形成する。
【0015】
また請求項2に係る発明においては、出射面と対向する面側で彫り込み深さが最も深くなるように溝を形成する。
【0016】
また請求項3に係る発明においては、請求項1又は請求項2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。
【0017】
また請求項4に係る発明においては、請求項3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形成する。
【0018】
請求項1に係る構成によれば、点光源から出射した照明光を端面から入射し、照明光を屈曲して出射面より出射する導光板において、少なくとも端面の点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する溝を、1つの点光源に対して複数形成し、少なくとも出射面近傍において、出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなるように、且つ出射面の近傍で途絶えるように溝を形成することにより、複数の溝により出射面近傍の輝度ムラを低減し、かつ発光点から出射された照明光の出射面側への直接の出射を防止することができる。
【0019】
また請求項2に係る構成によれば、出射面と対向する面側で彫り込み深さが最も深くなるように溝を形成することにより、簡易な構成で、点光源の発光点を出射面側より目視できないようにして出射面近傍の輝度ムラを低減することができる。
【0020】
また請求項3に係る構成によれば、請求項1又は請求項2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ことにより、入射面近傍についても出射面を有効に使用して面光源装置を構成することができる。
【0021】
また請求項4に係る構成によれば、請求項3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形成すれば、面光源装置の入射面近傍についても出射面を有効に使用して液晶表示装置を構成して、高品位の表示画像を表示することができる。
【0022】
【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。
【0023】
(1)実施の形態の構成
図1は、本発明の実施の形態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では、このサイドライト型面光源装置11により液晶表示パネルを照明する。なおこの図1に示す構成において、図6について上述したサイドライト型面光源装置1と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【0024】
このサイドライト型面光源装置11においては、導光板12の裏面12B側に反射シート4を配置し、さらに出射面12C上にプリズムシート13及び14を積層して形成される。
【0025】
ここで導光板12は、透明部材でなる例えばアクリル(PMMA樹脂)を射出成形して断面楔型形状に形成され、入射面12Aより一次光源3の照明光を入射する。これにより導光板12は、裏面12Bと出射面12Cとの間を繰り返し反射して照明光を伝搬し、この裏面12B及び出射面12Cにおける反射の際に、臨界角以下の成分を裏面12B及び出射面12Cより出射する。
【0026】
さらにこの導光板12は、裏面12B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による加工処理や放電加工等の適当な粗面化処理により、出射面を部分的に円形形状に粗面化して形成される。また光散乱パターンは、出射面側より見て知覚困難な小径により形成される。
【0027】
これら光散乱パターンは、裏面12Bを鏡面により形成した場合に出射光量が低下する部分においては、この光量の低下に対応するように単位面積当たりの個数が増大するように形成され、これにより出射面12Cより出射される照明光の出射光量を均一化するようになされている。なおこの実施の形態において、光散乱パターンは、入射面12A側より楔型先端に向かって徐々に単位面積当たりの個数が増大するように、さらに入射面12Aの近傍の入射面12Aに沿った方向については、点光源7間、出射面12Cの隅部に向かって徐々に単位面積当たりの個数が増大するように、また不規則に配置される。なお光散乱パターンは、円形形状に限らず、矩形形状等の他の形状であっても良い。また粗さの程度を変えて裏面12Bの全面を粗面化することによっても、出射面12Cより出射される照明光の出射光量を均一化することもできる。
【0028】
このようにして照明光を出射する導光板12は、矢印Cにより部分的に拡大して示すように、入射面12Aに同一形状の溝12Dが繰り返し形成されるようになされている。ここでこれらの溝12Dは、点光源7と対向する部位に、入射面12Aの厚さ方向に延長するように形成される。
【0029】
さらに溝12Dは、出射面12Cと平行な面により断面を取って図2に示すように、入射面12Aに対して斜めに傾いた1対の平面による斜面を接続して形成され、これにより導光板12は、点光源7の正面方向に集中して出射される照明光Lの指向性を補正し、この面内方向については広がるように照明光を入射する。
【0030】
さらに溝12Dは、裏面12Bより出射面12Cに近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなり、出射面12Cの近傍では途絶えるように形成される。ここでこの実施の形態において、溝12Dは、出射面12Cに近づくに従って単調に彫り込み深さが低下するように形成される。これにより図1をD−D線により切り取って図3に示すように、導光板12は、出射面12C側に向けて点光源7より出射される照明光を入射面12Aで遮り、点光源である点光源7の発光点が出射面12C側より目視されないようにする。
【0031】
プリズムシート13は、導光板12の出射面12Cとは逆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、導光板12の入射面12Aとほぼ平行に延長する1対の斜面による突起が入射面12A側より楔型先端に向かって繰り返されて形成され、この1対の斜面により導光板12から出射される照明光の指向性を出射面12Cの正面方向に補正する。
【0032】
続くプリズムシート14は、導光板12の出射面12Cとは逆側の面に、プリズムシート13と同様の突起がプリズムシート13の突起の延長方向とほぼ直交する方向に延長するように繰り返し形成される。これによりプリズムシート14は、プリズムシート13より出射される照明光の指向性を出射面12Cの正面方向に強調して射出する。
【0033】
(2)実施の形態の動作
以上の構成において、点光源7から射出された照明光は(図1)、入射面12Aより導光板12の内部に入射し、この照明光が裏面12Bと出射面12Cとの間で反射を繰り返しながら、導光板12の内部を伝搬する。このときこの照明光は、裏面12Bで反射する毎に、出射面12Cに対する入射角が低下し、出射面12Cに対して臨界角以下で入射する成分が出射面12Cより出射される。また照明光は、裏面12Bで反射する際に、この裏面12Bに形成された光拡散パターンにより散乱され、その結果裏面12Bを平坦な面により作成した場合に出射光量の減少する部分で出射が促され、ほぼ均一な光量分布により出射面12Cより出射される。
【0034】
このようにして点光源7より導光板12に照明光を入射するにつき、点光源7より出射される照明光は(図2)、点光源7の正面方向に向けて鋭い指向性により出射されることにより、その分入射面12Aを平坦な面により作成したのでは、入射面12A近傍の点光源7間、出射面12Cの入射面側隅部で出射光量が低下し、輝度ムラが観察される。
【0035】
これに対してこの実施の形態においては、入射面12Aに形成された溝12Dにおいて、この溝12Dを形成する斜面に入射する照明光Lが、それぞれ斜面により光路が折り曲げられ、導光板12の両側面に振り分けられる(図2)。これにより導光板12では、点光源7間、入射面側隅部で不足する照明光Lの光量が補われて、出射光の輝度ムラが低減される。
【0036】
さらにこのようにして照明光Lを振り分けるにつき、導光板12では(図3)、出射面12Cに近づくに従って徐々に溝12Dの彫り込み深さが浅くなり、出射面12Cの近傍では溝12Dが途絶えていることにより、点光源7より出射して出射面12C側に向かう照明光は、入射面12Aにより遮られる。これにより点光源の発光点を出射面側より目視できないようにすることができ、その分液晶表示装置として高品位の表示画像を形成することができる。
【0037】
(3)実施の形態の効果
以上の構成によれば、少なくとも導光板12の点光源7に対向する部位に、厚さ方向に延長する複数の溝12Dを形成し、少なくとも出射面12C近傍においては、この溝12Dの彫り込み深さが出射面12Cに近づくに従って徐々に浅くなるようにすることにより、点光源7の発光点を出射面12C側より目視できないようにして入射面12A近傍の輝度ムラを低減することができる。
【0038】
従ってサイドライト型面光源装置11においては、入射面12Aの近傍については、導光板の出射面に何ら遮光等の処理を講じることなく液晶表示パネル等の照明に利用することができ、その分入射面近傍についても出射面を有効に使用することができる。また液晶表示装置としては、面光源装置の入射面近傍についても出射面を有効に使用して液晶表示装置を構成でき、また高品位の表示画像を表示することができる。
【0039】
(4)他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、出射面12Cに近づくに従って単調に彫り込み深さを浅くする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図4に示すように、出射面に近づくに従って2次関数的に彫り込み深さを浅くする場合等、要は出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さを浅くして上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0040】
また上述の実施の形態においては、裏面側で最も彫り込み深さが深くなるように溝を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図5に示すように、入射面12Aのほぼ中央で溝の深さが最も深くなるように形成する場合等、要は少なくとも出射面近傍において、出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなるように溝を形成して上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0041】
また上述の実施の形態においては、点光源と対向する部位についてだけ溝を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は少なくとも点光源と対向する部位に溝を形成すれば上述の実施の形態と同様の効果を得ることができ、例えば入射面の全面に溝を形成してもよい。
【0042】
また上述の実施の形態においては、入射面12Aに対して斜めに傾いた1対の平面による斜面を接続して溝を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、曲面により溝を形成してもよい。なお曲面により溝を形成する場合には、単に上述の実施の形態に係る溝の斜面を曲面に置き換える場合だけでなく、出射面と平行な面により断面を取って見たとき、例えば入射面の断面が正弦波形状により変化するように形成する場合等も考えられる。
【0043】
また上述の実施の形態においては、単に入射面に溝を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばマット面処理、インクの付着等による粗面化処理により、溝を形成した入射面を光拡散面としてもよい。このようにすれば、さらに一段と効率良く照明光を両側面に振り分けることができる。
【0044】
さらに上述の実施の形態においては、矩形形状の樹脂パッケージに半導体チップが封止された点光源を使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の形状の点光源を使用する場合に広く適用することができる。なおこれらの点光源としては、樹脂パッケージに封止することなく半導体チップを直接基板表面に実装して構成されるもの等があり、この場合には半導体チップを保護被膜などで必要に応じて被覆する場合もある。
【0045】
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。
【0046】
さらに上述の実施の形態では、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、平板形状の導光板を用いた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。
【0047】
また上述の実施の形態では、導光板の出射面にプリズムシートを積層して配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、照明光を拡散させる光拡散シートを配置する場合等、種々のシート材を配置する場合に広く適用することができ、また特に必要がなければ、これらのシート材を省略することもできる。
【0048】
さらに上述の実施の形態では、液晶表示装置の面光源装置に本発明を適用した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、さらにはこのサイドライト型面光源装置の導光板に広く適用することができる。
【0049】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、少なくとも導光板の点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する複数の溝を形成し、少なくとも出射面近傍においては、この溝の彫り込み深さが出射面に近づくに従って徐々に浅くなるようにすることにより、点光源の発光点を出射面側より目視できないようにして入射面近傍の輝度ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図2】図1の導光板における溝の動作の説明に供する断面図である。
【図3】図1をD−D線により切り取って示す断面図である。
【図4】図3との対比により他の実施の形態に係る導光板を示す断面図である。
【図5】図3との対比により、入射面の中央部分で最も深くなるように溝を形成した導光板を示す断面図である。
【図6】従来のサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図7】図6をA−A線により切り取って示す断面図である。
【符号の説明】
1、11……サイドライト型面光源装置、2、12……導光板、2A、12A……入射面、2B、12B……裏面、2C、12C……出射面、3……一次光源、4……反射シート、7……点光源、12D……溝
Claims (4)
- 点光源から出射した照明光を端面から入射し、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、
少なくとも前記端面の前記点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する溝を、1つの前記点光源に対して複数形成し、
少なくとも前記出射面近傍において、前記出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなるように、且つ前記出射面の近傍で途絶えるように前記溝を形成した
ことを特徴とする導光板。 - 前記出射面と対向する面側で彫り込み深さが最も深くなるように、前記溝を形成した
ことを特徴とする請求項1に記載の導光板。 - 請求項1又は請求項2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3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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