JP5750834B2 - 導光板、バックライトユニット及び表示装置 - Google Patents
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Description
請求項4は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の導光板において、前記複数の溝間の距離が、前記光入射面から遠ざかる程狭くなることを特徴とする導光板である。
請求項5は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の導光板において、前記溝の深さが、前記光入射面から遠ざかる程大きくなることを特徴とする導光板である。
請求項7は、請求項1乃至6の何れか1項に記載の導光板において、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導光板である。
請求項8は、請求項1乃至7の何れか1項に記載の導光板において、導光板に含まれる光路変更要素が拡散剤であることを特徴とする導光板である。
請求項9は、請求項8に記載の導光板において、導光板に含まれる拡散剤の粒子径が0.01〜2.0μm、含有量が光路変更要素を含む層中の熱可塑性樹脂の重量に対して、1〜100ppmであることを特徴とする導光板である。
請求項10は、請求項1乃至7の何れか1項に記載の導光板において、導光板に含まれる光路変更要素が気泡であることを特徴とする導光板である。
請求項11は、請求項10に記載の導光板において、導光板に含まれる気泡の空孔径が0.1〜20μm、空孔率が光路変更要素を含む層中で、1.0×10−4〜0.1%であることを特徴とする導光板である。
請求項12は、請求項1乃至11の何れか1項に記載の導光板と、前記光入射面に対向して設けられた光源とを少なくとも具備してなることを特徴とするバックライトユニットである。
請求項13は、請求項12に記載のバックライトユニットと、画像表示パネルとを少なくとも具備してなることを特徴とする表示装置である。
導光板14の厚さが0.5〜4mmである。
導光板14は、光射出面14a及び反光射出面14bに平行に存在する光路変更要素を含む第1の層14eと、第1の層14eの光射出面14a側に設けられた光路変更要素を含まない第2の層14fと、第1の層14eの反光射出面14b側に設けられた光路変更要素を含まない第3の層14gとの3層構造である。
第1の層14eと反対に位置する第3の層14gの面に、光入射面14dと平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝14cが配されている。
第1の層14eと反対に位置する第2の層14fの面が光射出面14aを構成している。
第1の層14eと反対に位置する第3の層14gの面と、複数の溝14cをそれぞれ構成する曲面とで反光射出面14bを構成している。
導光板14の厚さ方向の中心から第1の層14eの第2の層14f側の面までの距離をD1とし、第1の層14eの第3の層14g側の面までの距離をD2とすると、D1及びD2がそれぞれ0.2〜1.5mmである。
光入射面14dおよび光射出面14aと垂直な面で切断した溝14cの断面形状が左右対称である。
これは、光路変更要素が導光板14全体に含有されると、光入射面14dと対向する面に向かって直進する光のみでなく、光射出面14a側に向かう光まで光路を変更される量が多くなり、正面輝度に関与し得ない光の量が増加する点、光射出面14aに対向する面にある溝14cの形状を歪ませてしまう点、及びバックライトユニット部への導光板14の設置、及び使用時の導光板14表面における光路変更要素が欠損する危険性が考えられる点で不利である為、光路変更要素を含む面の光射出面14a側及び反光射出面14b側に光路変更要素を含まない層が配された3層構造とすることが望ましい。
光路変更要素含有層が非含有層に挟まれていると、光射出面14a側に向かう光の光路の変更される量が少なくなり、正面輝度に関与し得ない光の量が減少する点、光射出面14aに対向する面にある溝14cの形状を変化させない点、及びバックライトユニット部への導光板14の設置、及び使用時の導光板14表面における光路変更要素が欠損する危険性が小さくなる点で有利である。
導光板14の全体の厚さが0.5mmより小さくなると、光源6から導光板14に入射する光の量が少なくなったり、光が導光板14内に均一に行き渡らない為、輝度及び輝度均一化の面で好ましくない。4mmより大きくなると、バックライト部材の薄型化、及び作製コストの観点から不利である。
導光板14の厚さ方向の中心から第1の層14eの第2の層14f側の面までの距離をD1とし、第1の層14eの第3の層14g側の面までの距離をD2とすると、D1及びD2がそれぞれ0.2〜1.5mmである。D1及びD2の最適値は光源の種類、及び大きさによって異なるが、D1及びD2が0.2mmより小さくなると、光源から光入射面14dと対向する面に向かって直進し、光射出面14aに到達し得ない光の量が多くなり、D1及びD2が1.5mmより大きくなると、光入射面14dと対向する面に向かって直進する光のみでなく、光射出面14a側に向かう光まで光路を変更される量が多くなり、輝度が低下する。
そして、第1の層14eと反対に位置する第3の層14gの面と、複数の溝14cをそれぞれ構成する曲面とで反光射出面14bを構成している。
溝14cを光入射面14dと平行に延在させたのは、溝14cの延在方向が、光入射面14dに対して斜めであると、光入射面14dに溝14cの開口部が存在しない配置とする為に、溝14cを設けることができる範囲が内側の一定の範囲に限られることで、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、溝14cの開始位置を導光板14内部に設定しようとすると、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為である。また、光射出面14aにおける光入射面14d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14c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14aにおける輝度の不均一化につながる点で不利となる。
前記溝14cの全幅に対してのαが30%より少なく、βが40%より大きいと深い角度で反光射出面14bに到達した光のロスが大きくなり、またαが47.5%より大きく、βが5%より小さいと、浅い角度で反光射出面14bに到達した光のロスが大きくなり、効率的に光射出面14aに向かう光量が減少する。そのため、正面輝度の向上や輝度ムラの解消の観点からαは30〜47.5%、βは5〜40%が好ましく、正面輝度と輝度均一性のバランスの観点からαは35〜45%、βは10〜30%がより好ましい。
正面輝度:ディスプレイとして優れた輝度が得られれば◎、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×。輝度均一性:面内での輝度がほぼ均一ならば◎、面内で明暗ムラが見えなければ○、明暗ムラが見えたら×。耐擦傷性:ハンドリング中に・・・量産阻害要因が見られれば×。
表1,2に示したように、光射出面14及び反光射出面14bに平行に存在する光路変更要素を含む第1の層14eと、第1の層14eの光射出面14a側に設けられた光路変更要素を含まない第2の層14fと、第1の層14eの反光射出面14b側に設けられた光路変更要素を含まない第3の層14gとの3層構造であり、第1の層14eと反対に位置する第3の層14gの面に、光入射面14dと平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝14cが配され、D1及びD2がそれぞれ0.2mm以上1.5mm以下である導光板14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、前記溝14cの根本側は、溝14cを構成する曲面の接線と溝14c間に存在する略平面とがなす角度が0°より大きく60°未満となる曲率半径R1を有し、溝の頂点側はR1よりも小さな曲率半径R2を有する形状であることが特徴であり、光入射面14d及び光射出面14aと垂直な面で切断した溝14cの断面形状が左右対称である場合、αは30〜47.5%、βは5〜40%、左右非対称である場合、αは60〜95%、βは5〜40%、d2とd1は4<d1/d2<10の不等式で表され、全光線透過率が80%以上であると、正面輝度、及び輝度均一性のさらなる向上が確認された。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。
Claims (13)
- エッジライト型光源を有する表示装置に用いられる導光板であり、かつ、画像表示パネル側に光を照射する光射出面と、前記光射出面に対向する面である反光射出面と、前記二面に略垂直な少なくとも一面である光入射面とを有する熱可塑性樹脂からなり、半透明な矩形板状の押出一体成形品であって、
前記導光板の厚さが0.5〜4mmであり、
前記導光板は、前記光射出面及び反光射出面に平行に存在する光路変更要素を含む第1の層と、前記第1の層の前記光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第2の層と、前記第1の層の前記反光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第3の層との3層構造であり、
前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面に、前記光入射面と平行かつ直線状に延在しかつ該延在方向と直交する垂直な面での断面形状が凹状を呈する複数の溝が互いに離間して形成され、
前記第1の層と反対に位置する前記第2の層の面が前記光射出面を構成しており、
前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面と、前記複数の溝をそれぞれ構成する曲面とで前記反光射出面を構成しており、
前記導光板の厚さ方向の中心から前記第1の層の前記第2の層側の面までの距離をD1とし、前記第1の層の前記第3の層側の面までの距離をD2とすると、前記D1及びD2がそれぞれ0.2〜1.5mmであり、
前記各溝を構成する前記曲面が、前記溝の最深部から前記反光射出面に垂直に下ろした面を中心にして左右対称であり、
前記溝の前記光入射面および前記光射出面と垂直な面での断面形状は、前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面に交差する前記溝の根本から前記溝の最深部に向って延在しかつ前記溝の全幅に対して30〜47.5%の幅を構成する左右対称の第1の曲線を有し、前記第1の曲線は、前記根本の接線と、前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面との成す角度が0°より大きく60°未満となる曲率半径R1で形成され、
前記溝の前記光入射面および前記光射出面と垂直な面での前記溝の底部の断面形状は、前記溝の底部の最深部を中心とした第2の曲線で形成され、前記第2の曲線は、前記溝の全幅に対して5〜40%の幅を有するとともに、曲率半径R2で形成され、
前記曲率半径R1と前記曲率半径R2との関係がR1>R2の不等式を満たし、且つ、前記第1の曲線と前記第2の曲線とが接続し曲率半径が変化する点において滑らかな連続性を有している、
ことを特徴とする導光板。 - エッジライト型光源を有する表示装置に用いられる導光板であり、かつ、画像表示パネル側に光を照射する光射出面と、前記光射出面に対向する面である反光射出面と、前記二面に略垂直な少なくとも一面である光入射面とを有する熱可塑性樹脂からなり、半透明な矩形板状の押出一体成形品であって、
前記導光板の厚さが0.5〜4mmであり、
前記導光板は、前記光射出面及び反光射出面に平行に存在する光路変更要素を含む第1の層と、前記第1の層の前記光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第2の層と、前記第1の層の前記反光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第3の層との3層構造であり、
前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面に、前記光入射面と平行で直線状に延在しかつ該延在方向と直交する垂直な面での断面形状が凹状を呈する複数の溝が互いに離間して形成され、
前記第1の層と反対に位置する前記第2の層の面が前記光射出面を構成しており、
前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面と、前記複数の溝をそれぞれ構成する曲面とで前記反光射出面を構成しており、
前記導光板の厚さ方向の中心から前記第1の層の前記第2の層側の面までの距離をD1とし、前記第1の層の前記第3の層側の面までの距離をD2とすると、前記D1及びD2がそれぞれ0.2〜1.5mmであり、
前記各溝を構成する前記曲面が、前記溝の最深部から前記反光射出面に垂直に下ろした面を中心にして左右非対称であり、
前記溝の底部の最深部から前記光入射面に近い側の断面形状は、前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面に交差する前記溝の根本から前記溝の底部の最深部に向かって延在しかつ前記溝の全幅の60〜95%の幅d1を有し曲率半径R1の第1の曲線で形成され、前記溝の底部の最深部から前記光入射面に遠い側の断面形状は、前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面に交差する前記溝の根本から前記溝の底部の最深部に向かって延在しかつ前記溝の全幅の5〜40%の幅d2を有する曲率半径R2の第2の曲線で形成され、
前記第1及び第2の曲線は、前記根本の接線と、前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面との成す角度が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と前記第2の曲線の曲率半径R2との関係がR1>R2の不等式を満たし、且つ前記第1の曲線と前記第2の曲線とが接続し曲率半径が変化する点において滑らかな連続性を有し、
前記第1の曲線の幅d1と前記第2の曲線の幅d2とは、4<d1/d2<10の不等式を満たしている、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項1または2記載の導光板において、前記複数の溝間に、前記第1の層と反対に位置する前記第3の層の面が前記光射出面と平行な平面として残存している、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項1乃至3の何れか1項に記載の導光板において、前記複数の溝間の距離が、前記光入射面から遠ざかる程狭くなる、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載の導光板において、前記溝の深さが、前記光入射面から遠ざかる程大きくなる、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載の導光板において、全光線透過率が80%以上である、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項1乃至6の何れか1項に記載の導光板において、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、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項1乃至7の何れか1項に記載の導光板において、導光板に含まれる光路変更要素が拡散剤である、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項8に記載の導光板において、導光板に含まれる拡散剤の粒子径が0.01〜2.0μm、含有量が光路変更要素を含む層中の熱可塑性樹脂の重量に対して、1〜100ppmである、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項1乃至7の何れか1項に記載の導光板において、導光板に含まれる光路変更要素が気泡である、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項10に記載の導光板において、導光板に含まれる気泡の空孔径が0.1〜20μm、空孔率が光路変更要素を含む層中で、1.0×10−4〜0.1%である、
ことを特徴とする導光板。 - 請求項1乃至11の何れか1項に記載の導光板と、前記光入射面に対向して設けられた光源とを少なくとも具備してなる、
ことを特徴とするバックライトユニット。 - 請求項12に記載のバックライトユニットと、画像表示パネルとを少なくとも具備してなる、
ことを特徴とする表示装置。
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