JPH10319242A

JPH10319242A - 導光板

Info

Publication number: JPH10319242A
Application number: JP9139420A
Authority: JP
Inventors: Yasuko Teragaki; 靖子寺垣; Katsutoshi Hibino; 克俊日比野; Yoichiro Goto; 後藤　　陽一郎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】導光板の各位置からの出射光の大部分が中央
に向かうようにして、画面中央位置にて画面を見ている
人に周辺部も見やすい画面を提供する。【解決手段】多数の微細な拡散溝が平行に設けられた
出射面（拡散プリズム面11a(12a)）から光を出射する導
光板11(12)であって、前記拡散溝の溝面は、該拡散溝に
直交する方向での断面形状が、中央部b0では頂角が鈍角
の２等辺３角形の等辺b00,b01 により形成され、縁部b2
では頂角が鋭角で出射光の大部分を中央部方向へ曲げる
傾斜を成す溝面に対応する辺b20 が、出射光の大部分を
中央部方向へ出射しない傾斜を成す溝面に対応する辺b2
1 より長い鋸型３角形の２辺により形成されて成る導光
板11(12)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部から取り入れ
た光を拡散プリズム面から出射する導光板に関する。本
発明の導光板は、例えば、液晶のバックライト装置や、
レントゲン写真視認用のバックライト装置等に用いられ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４（ａ）に液晶ディスプレイのバック
ライト装置を示す。図示の装置は、導光板P10 と、導光
板P10 の一端面に沿って設けられた長尺形状の光源（蛍
光ランプ）21と、導光板P10 の光出射面P10a側に設けら
れた拡散板40と、拡散板40の上に設けられたレンズフィ
ルム30から成る。導光板P10 は、アクリルやポリカーボ
ネート等のプラスチック製であり、光源21に面する端面
から反対側の端面へ向けて徐々に狭まる楔型形状とされ
ている。即ち、光出射面P10aの反対面P10cにはテーパが
つけられている。また、該反対面P10cにはドット印刷が
施されており、これにより、出射効率を高められてい
る。

【０００３】光源21から導光板P10 に取り込まれた光
は、導光板P10 の内部で散乱・反射を繰り返して、光出
射面P10aから出射される。光出射面P10aには拡散板40が
設けられており均一な輝度が得られるようにされてい
る。さらに、拡散板40の上には２枚のレンズシートから
成るレンズフィルム30が設けられており、これにより指
向性が高められている。また、各レンズシート30,30 に
は断面が３角形状の多数の微細なプリズム（不図示）が
平行に形成されているとともに、両シートのプリズムの
配列方向が相互に直交関係となるように両シートが設け
られている。

【０００４】特開平８−２５４６１６号公報には、図４
（ｂ）に示すように、楔型形状の透明基板裏面（テーパ
面）P11cに散乱パターン（不図示）を形成するととも
に、表面（出射面）P11aに２５μｍ深さの多数の微細な
Ｖ字溝（断面が２等辺３角形の等辺である溝）P11bを５
０μｍピッチで形成して拡散プリズム面と成し、これに
より、光源21から入射される光の輝度を向上させた、液
晶バックライト用のエッジライトパネルP11 が開示され
ている。つまり、図４（ａ）の装置のレンズフィルム30
や拡散板40を不要にした導光板P11 が開示されている。
なお、図４（ｂ）で、拡散溝P11bは他よりも拡大して示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４のバックライト装
置や特開平８−２５４６１６号公報のエッジライトパネ
ルでは、出射面P10a(P11a)、即ち拡散プリズム面から出
射される光の大部分は出射面の垂直方向へ向かう。換言
すれば、パネルの周辺部から出射されるバックライトの
大部分は、液晶パネル中央の垂線上に於いてパネルを見
ている人には向かわない。このため、その人にとって画
面周辺部が視認し難くなるという問題がある。このよう
な不具合は、画面が大型化するに伴って、より顕著とな
る。

【０００６】本発明は、導光板の縁部を含む各位置から
出射される光の大部分が液晶パネル等の画面中央の垂線
方向へ向かうようにすることにより、画面中央位置にて
見ている人にとって見やすい画面を提供できるようにす
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、外部
から取り入れた光を多数の微細な拡散溝または拡散突条
をほぼ平行に設けて成る拡散プリズム面で拡散しこれを
出射面から出射する導光板であって、前記拡散溝または
拡散突条の断面形状は、前記出射面の端縁の光を当該出
射面中央部に指向させるように、前記プリズム面の縁部
を鋸形状としたことを特徴とする導光板である。請求項
２の発明は、請求項１の構成に於いて、プリズム面中央
部の拡散溝または拡散突条の形状は、ほぼ２等辺３角形
であり、縁部に向かうに従って頂角が鋭角な鋸形状とし
たことを特徴とする導光板である。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２の構成に於い
て、プリズム面中央部から縁部に向かう拡散溝または拡
散突条の形状の変化は、段階的であることを特徴とする
導光板である。請求項４の発明は、請求項２の構成に於
いて、プリズム面中央部から縁部に向かう拡散溝または
拡散突条の形状の変化は、連続的であることを特徴とす
る導光板である。

【０００９】請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の
何れかの構成に於いて、導光板が、側面に光入射面、上
面に光出射面、下面に前記光入射面から遠ざかるにつれ
て前記光出射面に近づくテーパ状の光反射面を有する、
断面がくさび型の形状を有し、前記拡散溝または拡散突
条は、前記光出射面または光反射面に、前記入射光にほ
ぼ並行に配されていることを特徴とする導光板である。

【００１０】請求項６の発明は、請求項１〜請求項４の
何れかの構成に於いて、導光板が、下面に光入射面、上
面に光出射面を有し、前記拡散溝または拡散突条は、前
記光出射面または光反射面に配されていることを特徴と
する導光板である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、実施の形態の２種類の導
光板11,12 を模式的に示す。２種類の導光板11,12 はア
クリル樹脂やポリカーボネート樹脂等で作成されてお
り、その大きさは、１９０ｍｍ×２６０ｍｍである。ま
た、何れも、出射面11a,12a に多数の微細な拡散溝（プ
リズム）を平行に形成されており、これにより、拡散プ
リズム面とされている。

【００１２】導光板11は、同図（ｃ）に示すように、出
射面である拡散プリズム面11a の反対面11c が光源21か
ら遠ざかるにつれて出射面11a に近づく楔型形状とされ
ており、光源21から取り入れた光を反対面11c で上方に
向けて出射面11a から出射するように構成されている。
このため、上記反対面11c には出射面11a からの出射効
率を高めるためのドット印刷（又はＡｌ反射膜）が施さ
れている。なお、厚みは、図内左端で３ｍｍ、右端で
１．２ｍｍである。

【００１３】また、導光板12は、同図（ｄ）に示すよう
に、出射面である拡散プリズム面12a とその反対面12c
とが平行な平板形状とされており、反対面12c 側に設け
た面発光の光源22から取り入れた光を、出射面12a から
出射するように構成されている。なお、厚みは３ｍｍで
ある。

【００１４】導光板11と導光板12の各出射面11a,12a に
は、同図（ｂ）に示すように、多数の微細な拡散溝が平
行に形成されている。該拡散溝は、該拡散溝に直交する
方向で切断した（同図（ａ）のＡ−Ａ線）溝面の断面形
状が、中央部b0では、２等辺３角形の等辺b00,b01 の形
状を成す。また、縁部b2では、出射光の大部分を中央部
方向へ曲げる傾斜（中央部b0から遠ざかるにつれて下が
る傾斜）を成す溝面に対応する辺b20 が、出射光の大部
分を中央部方向へ出射しない傾斜（中央部b0から遠ざか
るにつれて上がる傾斜／出射面11a,12a に対して垂直な
傾斜／オーバーハングの傾斜）を成す溝面に対応する辺
b21 より長く、頂角が鋭角である鋸型３角形の２辺の形
状を成す。

【００１５】中央部b0から遠ざかるにつれて下がる傾斜
を成す溝面から出射される光の大部分は、中央部b0の方
向へ曲げられる。また、中央部b0から遠ざかるにつれて
上がる傾斜／垂直な傾斜／オーバーハングを成す溝面か
ら出射される光の大部分は中央部b0の方向へ曲げられ
ず、中央部b0と反対の外方へ曲げられるか、又は、出射
されない。

【００１６】つまり、導光板11では、側方の光源21から
水平方向に入射された光は、反対面11c のドット印刷の
作用により、垂直方向上方へ向けられる。また、導光板
12では、下方の面光源22から入射された光は、垂直方向
上方へ向かう。即ち、何れの導光板11,12 でも、外部か
ら入射されて導光板内を進行して出射面11a,12a に到る
光の大部分は上向きとなる。

【００１７】このため、溝面の断面形状が、２等辺３角
形の等辺b00,b01 の形状である出射面中央部b0に到る光
は、図３（ａ）に示すように、右下がりの傾斜面b00 か
ら出射される場合は大部分が左方へ曲げられ、左下がり
の傾斜面b10 から出射される場合は大部分が右方へ曲げ
られ、その結果、全体としては出射面中央部b0から上方
へ向けて出射されることとなる。

【００１８】また、溝面の断面形状が、頂角が鋭角の鋸
型３角形の２辺の形状である出射面縁部b1(b2)に到る光
は、図３（ｂ）に示すように、中央部b0から遠ざかるに
つれて下がる傾斜面b10(b20)から出射される場合（長辺
部分から出射される場合）は大部分が中央部b0の方向へ
曲げられる。また、短辺部分であるところの垂直な傾斜
面b11(b21)からは殆ど出射されない。なお、短辺部分が
オーバーハング面（不図示）の場合も同様であり、短辺
部分が中央部b0から遠ざかるにつれて上がる傾斜面（不
図示）の場合は出射光の大部分は中央部b0の方向へ曲げ
られずに反対方向（外側方向）へ曲げられる。その結
果、出射面縁部b1(b2)から出射される光の大部分は、中
央部b0の方向へ曲げられることとなる。

【００１９】このように出射面11a,12a の拡散溝が形成
されているため、導光板11や導光板12からの出射光は、
中央部b0では上方へ向かい、縁部b1(b2)では中央部b0の
方向へ向かう。その結果、導光板11,12 をバックライト
として、その上に配置した液晶画面やレントゲン写真を
中央部b0の垂線上で画面を見ている人にとって、縁部も
明るい見やすい画面となる。なお、図１（ｂ）では、中
央部b0〜中間部b1〜縁部b2のように、中央部から縁部へ
行くにしたがって拡散溝の断面形状である３角形状を３
段階で変化させているが、２段階や、４段階以上の多段
階に変化させてもよく、また、連続的に変化させてもよ
い。

【００２０】また、図示のように３角形の形状を３段階
に変化させる場合、導光板11,12 を拡散溝の形状により
区分する場合のブロック数は５ブロックとなるが、この
５ブロックを有する導光板を射出成形法で作成するため
のスタンパは３種類のバイトにより作成可能である。即
ち、バイト数はブロック数の約半分で足りる。

【００２１】また、図１（ｂ）に示す拡散溝の深さは２
５μｍである。また、中央部b0の２等辺３角形の頂角は
９０°、中間部b1の鋸型３角形の頂角は７０°、縁部b2
の鋸型３角形の頂角は５５°である。なお、拡散溝の深
さの好ましい範囲は、１０μｍ〜３００μｍ程度であ
る。１０μｍ以下になると干渉の影響が現れ、３００μ
ｍ以上では溝が視認され易くなる。

【００２２】また、拡散溝のプリズムの底角をθ（図３
（ｂ）参照）、人と画面との距離をｈ、当該拡散溝と導
光板中央部との距離をｌ（エル）、導光板の屈折率をｎ
とすると、ｔａｎ^-1（ｈ／ｌ）の方向に多くの光が出射
するように設定すればよい。したがって、

【数１】ｎｓｉｎ（θ）＝ｓｉｎ（φ）

【数２】ｔａｎ^-1（ｈ／ｌ）＝θ＋（９０−φ）のように、底角θを設定すればよい。

【００２３】図２に、導光板11の変形例を示す。同図
（ａ）は裏面（出射面A11aの反対面A11cに散乱パターン
の凹部溝A11dを形成した導光板A11 、同図（ｂ）は出射
面B11aに散乱パターンの凹部溝B11dを形成した導光板B1
1 である。何れの場合も、出射面A11a,B11a には、拡散
溝A11b,B11b が形成されている。拡散溝A11b,B11b の形
状及びその変形の推移（中央部b0から縁部b2へ行くにし
たがって２等辺３角形から鋸型３角形に変形されている
こと）や、深さ及びピッチは、前述の導光板11の場合と
同じである。このように、ドット印刷に代えて凹部溝A1
1d,B11d を散乱パターンとして反対面A11c又は出射面B1
1aに形成した場合も、前述の導光板11と同様に縁部b2や
中間部b1からの出射光を中央部b0の方向へ曲げることが
できる。なお、図２の何れの導光板A11,B11 の場合も、
出射面A11A,B11a の反対面A11c,B11c には、Ａｌ反射膜
が形成されている。

【００２４】散乱パターンの凹部溝A11d,B11d は、図示
のように、光源21に面する端面と平行で、且つ、光源21
から遠ざかるにつれてピッチが狭くなり最終的には連続
ピッチとなるように形成されている。このように凹部溝
A11d,B11d を形成することにより、光源21から水平に導
光板A11,B11 内に入射した光を効率良く上向きにして出
射面A11a,B11a の方向へ向け得ることを、図５と図６を
参照して説明する。なお、図５及び図６（ｄ）は、図２
（ａ）の導光板A11 と同じである。

【００２５】凹部溝A11dは、該凹部溝A11dに直交する方
向で切断した場合の断面で、底辺の幅が５０μｍ、頂角
が１５０°である。また、隣接する凹部溝A11d間の平坦
部の幅は、光源21に近い端部側で０．５ｍｍであり、反
対側の端部へ行くにしたがって単調に狭くなり、該反対
側の端部では連続（隣接する凹部溝A11d間に平坦部が無
い状態）とされている。

【００２６】図６（ａ）のように、裏面11c に凹部溝が
無い場合には、光源21から水平方向に進入した光の大部
分は導光体11の内部で全反射を繰り返して光源21と反対
側の端部付近から出射される。このため、出射面11a 全
域から均一な光を出射させることができない。

【００２７】図６（ｂ）のように、裏面C11cに等ピッチ
でジグザグ溝が形成されている場合には、光源21から水
平方向に進入した光の大部分は光源21に近いジグザグ溝
で反射されて、光源21側の端部付近から出射される。こ
のため、出射面C11a全域から均一な光を出射させること
ができない。

【００２８】図６（ｃ）のように、出射面D11aにプリズ
ムアレイ（光源21に近い端部側ではピッチが広く反対側
の端部へ行くにしたがってピッチが狭くなるアレイ）を
形成した場合には、出射光は、光源21から離れる方向へ
出射するため、これを補正して上方へ向けるレンズが必
要となる。

【００２９】図６（ｄ）のように、図２（ａ）の例と同
じく裏面A11cに凹部溝A11dを形成した場合には、凹部溝
A11dが疎らな領域（光源21寄りの領域）では、光源21か
ら水平方向に進入した光の大部分は導光体11の内部で全
反射を繰り返して図内の右方へ進行し、凹部溝A11dが増
えるにしたがって上向きとなる光が増え、反対側の端部
付近では殆どが上向きとなる。その結果、出射面A11a全
域から均一な光を出射させることができる。この出射光
の方向には偏りが無いため、図６（ｃ）の場合のような
補正用レンズは不要である。

【００３０】なお、前述の実施の形態では導光板に拡散
溝を形成しているが、レンズフィルム30（図４参照）に
同様の拡散溝を形成した場合も同様の効果を奏すること
ができる。また、前述の実施の形態に述べた導光板に図
４に示す拡散板30やレンズフィルム40を組み合わせて、
更に高性能のバックライト装置を構成してもよい。

【００３１】また、上記実施例では、拡散溝を光出射面
に配する構成としたが、反対面11c,12c に拡散溝を配す
る構成としてもよい。この場合、反対面11c の構成にあ
っては、上記の如く、光を屈折により指向させるのでは
なく、反射によって中央部に指向させるよう、鋸形状を
設定する必要がある。さらに、上記実施例では、拡散を
持たせる手段として拡散溝を例に挙げて説明したが、当
然ながら、溝に代えて突条を設け、光を指向させる構成
としてもよい。このように、本発明の実施の形態は、本
発明の技術的思想の範囲内で種々の変更が可能である。

【００３２】なお、本発明にかかる導光板は、液晶表示
パネルのバックライトとしての用途のみならず、背面か
ら表示パネルを照射するもの、さらには、バックライト
に限らず、単に光を導き散乱出射するものについても適
用可能である。例えば、透明フィルムをバックライトし
会議用等で使用する表示装置、レントゲンフィルムをバ
ックライトする表示装置、非常灯、誘導灯、蛍光灯の光
散乱用カバー等にも広く適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明では、導光板の拡散プリズム面に
設けられた多数の微細な拡散溝または拡散突条のうち、
前記プリズム面の縁部の断面を鋸形状とすることによ
り、導光板の出射面の端縁の光を当該出射面中央部に指
向させるようにしたため、導光板の各位置から出射され
る光の大部分を導光板の中央方向に向かわせることがで
きる。このため、本発明の導光板から出射される光によ
り背後から照射される画面の中央付近にて画面を見てい
る人にとって、周辺部も見やすい画面を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の導光板11,12 を模式的に示し、
（ａ）は導光板11,12 の共通の上面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は導光板11に関する（ａ）の
Ｂ−Ｂ線断面図、（ｄ）は導光板12に関する（ａ）のＢ
−Ｂ線断面図である。

【図２】図１の導光板11の裏面（拡散プリズム面の反対
面）に散乱パターンを形成した導光板A11 の模式的斜視
図（ａ）と、表面（拡散プリズム面）に散乱パターンを
形成した導光板B11 の模式的斜視図（ｂ）。

【図３】拡散プリズム面の中央付近b0（図１（ｂ））の
溝面b00,b01 からの出射光の方向を示す説明図（ａ）
と、非中央付近b1(b2)の溝面b10,b11 からの出射光の方
向を示す説明図（ｂ）と、プリズムの角度θの説明図
（ｃ）。

【図４】従来のバックライト装置の模式的斜視図（ａ）
と、従来のエッジライトパネルの模式的斜視図（ｂ）。

【図５】出射面A11aの裏面A11cに散乱パターン（溝）A1
1dを有する導光板A11 の模式的斜視図（ａ）と、（ａ）
の正面図（ｂ）。

【図６】導光板内部での光の散乱・反射を示し、（ａ）
は導光体11（裏面に散乱パターンが無い場合）、（ｂ）
は導光体C11(等ピッチの散乱パターンが形成されている
場合）、（ｃ）は導光体D11(表面に散乱パターンが非等
ピッチで形成されている場合）、（ｄ）は導光体A11(裏
面に散乱パターンが非等ピッチで形成されている場合）
を示す。

【符号の説明】

１１導光体１２導光体２１光源（長尺形状）２２光源（面光源）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部から取り入れた光を多数の微細な拡
散溝または拡散突条をほぼ平行に設けて成る拡散プリズ
ム面で拡散しこれを出射面から出射する導光板であっ
て、前記拡散溝または拡散突条の断面形状は、前記出射面の
端縁の光を当該出射面中央部に指向させるように、前記
プリズム面の縁部を鋸形状としたことを特徴とする導光
板。
【請求項２】請求項１に於いて、プリズム面中央部の拡散溝または拡散突条の形状は、ほ
ぼ２等辺３角形であり、縁部に向かうに従って頂角が鋭
角な鋸形状としたことを特徴とする導光板。
【請求項３】請求項２に於いて、プリズム面中央部から縁部に向かう拡散溝または拡散突
条の形状の変化は、段階的であることを特徴とする導光
板。
【請求項４】請求項２に於いて、プリズム面中央部から縁部に向かう拡散溝または拡散突
条の形状の変化は、連続的であることを特徴とする導光
板。
【請求項５】請求項１〜請求項４の何れかに於いて、導光板は、側面に光入射面、上面に光出射面、下面に前
記光入射面から遠ざかるにつれて前記光出射面に近づく
テーパ状の光反射面を有する、断面がくさび型の形状を
有し、前記拡散溝または拡散突条は、前記光出射面また
は光反射面に、前記入射光にほぼ並行に配されているこ
とを特徴とする導光板。
【請求項６】請求項１〜請求項４の何れかに於いて、導光板は、下面に光入射面、上面に光出射面を有し、前
記拡散溝または拡散突条は、前記光出射面または光反射
面に配されていることを特徴とする導光板。