JPH11109135A - 面状光源用導光板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エッジライト方式の面状光源装置に好適な、高
い輝度が得られ、且つ均一な輝度分布が得られる導光板
を提供する。 【解決手段】 少なくとも一つの側面を光入射面１０ａ
とし、これと略直交する一方の面を光出射面１０ｂと
し、この光出射面１０ｂまたはその裏面の少なくとも一
方に光出射用のパターン３０を形成してなる導光板であ
って、光出射用のパターン３０は四角錐状の凹部であっ
て、光入射面１０ａから離れるにしたがって四角錐形状
が大きくなるように配列したものである。これにより、
光を光出射面１０ｂに向けさせることができ、かつ、均
一な輝度分布が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、各種表示装置のバ
ックライトとして用いられる面状光源装置、あるいは電
飾看板等のディスプレイ用面状光源装置に用いられる導
光板に関し、特に導光板の少なくとも一つの側端面に光
源を配置してなる、いわゆるエッジライト方式の面状光
源装置に好適な導光板に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッジライト方式の面状光源装置は、図
３に示すように導光板１の側端面に光源２を配置し、光
源２の周囲及び導光板の下面に反射板３を配置した構造
を有し、導光板１の上面を光出射面としている。このよ
うな面状光源装置は、光源から離れるにつれ出射する光
量が減少する傾向にあり、これを防止することが要求さ
れるとともに、高輝度を得るために光出射面から出射さ
れる光のうち、より多くの光を垂直方向（光出射面と垂
直な方向）に向けることが要求される。

【０００３】前者の要求を満たすものとして、断面を光
源から離れるにつれて薄くなるようなくさび形にした導
光板（特開昭５１−８８０４２号公報）や光源から離れ
るにつれて面積が大きくなるように、光拡散パターンを
形成させた導光板が（特開平１−２４１５９０号公報
等）が知られている。また光拡散パターンを目立たなく
するために拡散シート或いは拡散フィルムが併用され
る。光拡散シートは図３に４で示すように通常光出射面
の上に配置される。

【０００４】一方、後者の要求を満たすものとして、光
出射面の反対側の面を粗面化した導光板や、プリズムシ
ートを導光板の上面或いは下面に配置した面状光源装置
が周知である。このようなプリズムシートはシート一面
に均一の大きさのプリズムが設けられたものであり、導
光板内を進む光はプリズムシートによって角度を変えら
れ、光出射面に向けられる。これにより面状光源装置の
輝度を大幅に改善することができる。

【０００５】しかし一般にプリズムシートは高価であ
り、また部品数が増加することにより面状光源装置の組
み立て作業が増す等の問題があり、これを改善するため
に、導光板を射出成形によって製造し、導光板自体にプ
リズムのような光出射用のパターンを形成することが提
案されている（特開平７−１６８０２６号公報、実用新
案登録３０３９６６９号、特開平９−１５９８３１号公
報）。特開平９−１５９８３１号公報に記載された導光
板は、四角錐等の微細な角錐状の凹部を導光板の表裏い
ずれかの面に多数形成したものであり、光線を効率よく
出光面から出光できるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平９−１
５９８３１号公報に記載された導光板においてはプリズ
ムの大きさは一面にわたって均一であることから、光を
効率よく出射できる点では良好であるが、光源から離れ
るにしたがって光量が減少するという光量の変化には対
応できなかったため、輝度分布が均一でなかった。

【０００７】そこで本発明の目的は、面状光源に用いた
場合に高い輝度が得られ、且つ均一な輝度分布が得られ
る導光板を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に研究を行った結果、導光板の上記光出射面またはその
裏面に、四角錐状の凹部であって、四角錐状凹部が光入
射面から離れるにしたがって四角錐が大きくなるパター
ンを形成することによって、明るくかつ輝度の微調整が
しやすい、任意の輝度分布のバックライトが得られるこ
とがわかった。尚、この説明において輝度とは、本発明
の導光板を面状光源に適用した場合における面状光源と
しての輝度をいうものとする。

【０００９】即ち、本発明の導光板は、少なくとも一つ
の側面を光入射面とし、これと略直交する一方の面を光
出射面とし、この光出射面またはその裏面の少なくとも
一方に光出射用のパターンを形成してなるものであっ
て、光出射用のパターンが四角錐状の凹部であって、四
角錐状凹部を、光入射面から離れるにしたがって四角錐
形状が大きくなるように配列したものであり、好適に
は、四角錐状凹部は、頂角が６０〜１２０゜の範囲のも
のである。このような頂角の範囲とすることにより、導
光板から出射される光は光出射面に垂直な方向の成分が
増加する。

【００１０】このように四角錐状凹部のプリズムを設け
ることにより光を効率よく光出射面に垂直な方向に向け
ることができ、またパターンの大きさを光入射面から離
れるにしたがって大きくすることにより均一な輝度分布
をも得られる。

【００１１】また本発明の導光板において、四角錐状凹
部は光出射面とその裏面のいずれに設けてもよいが、光
出射面に設けた場合には、より効果的に垂直方向へ光を
向けることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の導光板を図面を参
照して詳述する。

【００１３】図１は本発明の導光板１０の一実施例を示
す斜視図である。

【００１４】この導光板１０は１側端面１０ａが厚く、
それから離れるにしたがって厚さが減少するような断面
くさび状の板からなり、側端面１０ａ側に光源２が配置
され、光入射面をなす。例えば、光入射面１０ａ側の厚
みは通常２〜１０ｍｍであり、これに対し、光入射面１
０ａと反対側の厚みはそれより薄く、０．２〜３ｍｍの
範囲が好ましい。尚、図示する実施例では導光板の形状
がくさび形状である場合を示したが、本発明において導
光板は上下面が平行であってもよく、また一部平行で途
中からくさび形状となるものであってもよい。くさび形
状にした場合には、輝度の面積分布をより均一にするこ
とができる。

【００１５】光出射面１０ｂに設けられた光出射用のパ
ターンは、光入射面１０ａ側から離れるにしたがって形
状が大きくなる多数の四角錐状凹部３０からなり、導光
板内を臨界角内で略Ｙ方向に進む光の角度を変えて光出
射面１０ｂ側に向ける。この場合に「大きくなる」と
は、光入射面１０ａと平行な断面の形状は相似形であっ
て、角錐の底辺の長さ及び深さが大きくなるという意味
であり、このように凹部の大きさを変化させることによ
り光拡散効果を発揮し、Ｙ方向に沿った輝度の均一性を
高めることができる。

【００１６】角錐状凹部３０の頂角θは、図２に示すよ
うに６０〜１２０゜、好ましくは７０〜１００゜の範囲
である。頂角θが６０゜以下では輝度を向上させる効果
が少ない。また本発明の導光板を射出成形によって製造
する場合、成形用の型を作成するのが困難であり、また
脱型もしづらい。一方、１２０゜以上では輝度を向上さ
せる効果が得られない。

【００１７】また、本発明の導光板においては、四角錐
の大きさを可変としたため、頂角θが８０〜１２０゜の
場合であっても、均一性が高くかつ十分な輝度が得られ
る。

【００１８】角錐の底辺の長さは、１０μｍを下限と
し、１０００μｍを上限とすることが好ましい。より好
適には、２５〜５００μｍの底辺をもつ四角錐を、光入
射面１０ａから離れるにつれて大きくなるように形成す
る。

【００１９】深さは、導光板の全体の大きさ及び構成に
より異なる。一例として縦４５ｍｍ、横６０ｍｍ程度の
導光板では、一番小さい角錐状凹部３０の深さを約１０
〜５０μｍ、一番深大きい凹部３２の深さを約３００〜
６００μｍとすることが好ましい。

【００２０】角錐状凹部３０のＸ方向及びＹ方向のピッ
チは、均等でも凹部の大きさに合せて変化させてもよ
く、頂点間の間隔で数１０〜数１００μｍとする。また
Ｘ方向とＹ方向とのピッチを同一としともよいが、それ
ぞれ異なったピッチを設定することもできる。

【００２１】裏面１０ｃは、平滑であってもよいが、光
出射面から効率よく光を出射させるために、ドット、ス
トライプ、梨地状、円錐状等の光拡散パターンを設ける
ことにより、粗面化することが好ましい。光拡散パター
ンは裏面１０ｃ上に印刷によって形成することも可能で
あるが、後述するように射出成形によって本発明の導光
板を製造する際に、光出射面１０ｂの光出射用パターン
と同時に裏面１０ｃの光拡散パターンを設けるようにす
ることが好ましい。また、このような裏面１０ｃの光拡
散パターンも光出射面１０ｂ同様、光入射面１０ａから
離れるにしたがって大きくすることが好ましい。

【００２２】導光板の素材は特に限定されないが、射出
成形で製造できるという製法上の利点及び透明性及び屈
折率等の光学特性からポリメチルメタクリレート（ＰＭ
ＭＡ）、メチルメタクリレートと他の（メタ）アクリレ
ートとの共重合体、ポリカーボネート等の透明樹脂を用
いることが好ましい。

【００２３】本発明の導光板は、上記樹脂を用いて、射
出成形或いはコンプレッション成形することにより製造
することができ、このとき上述した光出射用パターン３
０及び光拡散パターンを導光板１０の両面に形成するこ
とができる。

【００２４】このような構成の導光板は、図３に示した
面状光源装置の導光板１として用いることができる。光
源２から導光板内に入射した光は、角錐状凹部３０の傾
斜面において角度が変えられ、光出射面１０ｂ方向に向
けられる。この際、角錐状凹部３０の傾斜面は光入射方
向に対して角度の異なる４つの面を有しているので、種
々の方向の光の角度を変えることができる。また導光板
内の光量は光入射面１０ａから離れるにつれて減少する
が、光入射面１０ａから離れるにつれて角錐状凹部３０
の傾斜面の面積が増加するので、光出射面１０ｂに向う
光の割合が多くなり、全体として均一な分布で光出射面
１０ｂから光が出射される。これにより面状光源装置の
均一な輝度分布を達成できる。

【００２５】このように本発明の導光板は、単独で用い
た場合にも面状光源装置の輝度を向上させ且つ均一な輝
度分布とすることができるが、更に光出射用パターン３
０を見えなくさせて、光の均一度を高めるために拡散フ
ィルムを光出射面上に置くことが好ましい。また光出射
面或いは裏面に公知のプリズムシートを併用してもよ
く、その場合さらに高い輝度が得られる。このように、
拡散フィルムやプリズムシートを使用する場合には、導
光板、プリズムシート、拡散フィルムの順であっても、
導光板、拡散フィルム、プリズムシートの順であっても
よく、さらに、導光板、拡散フィルム、プリズムシー
ト、拡散フィルムの順で用いてもよい。

【００２６】尚、上記の例とは逆に、裏面１０ｃ側に光
出射用パターン３０を設け、光出射面１０ｂに光拡散パ
ターンを設けてもよいが、上記のように光出射面１０ｂ
側に光出射用パターン３０を設けた方が、より垂直方向
へ光を向けることができるためいっそう効果的である。

【００２７】

【実施例】

実施例１ ＰＭＭＡ樹脂を用いて、縦及び横のサイズが３インチ
で、断面形状がくさび形（厚さ：最厚部３ｍｍ、最薄部
０．５ｍｍ）の導光板を射出成形により成形した。この
射出成形により導光板の光出射面には、図１に示すよう
に四角錐状凹部を形成し、裏面には粗面ドットパターン
を形成した。

【００２８】四角錐状凹部は頂角６０°で、光入射面で
の四角錐底辺の長さを２５μｍ、深さを３５μｍとし、
光入射面から離れるにつれて大きくなるようし、光入射
面の反対面での四角錐底辺の長さを５００μｍ、深さを
４５０μｍとした。凹部間のピッチ（頂点と頂点の間
隔）は均等に１０００μｍとした。

【００２９】この導光板の厚みが厚い方の辺に、２．６
φの冷陰極管を設置し、冷陰極管の周囲に反射フィルム
（商品名ＧＲ３８Ｗ：（株）きもと）を巻き付けた。ま
た導光板の下側に反射板（商品名：レフホワイト：
（株）きもと）を設置するとともに、導光板の光出射面
側に拡散フィルム（商品名ライトアップＭＸ：（株）き
もと）を積層しバックライトを作製した。

【００３０】このバックライトに管電流５ｍＡを流し、
バックライトを点灯し、輝度を測定した。輝度測定は輝
度計ＢＭ−８（（株）トプコン製）を用いて図４に示す
ように９点の測定値の平均を取った。その結果、３９０
０cd／ｍ²の輝度が得られた。 比較例 導光板として光出射面が平らである以外は実施例１と同
様の構成のものを用い、実施例１と同様に比較用バック
ライトを作製した。このバックライトについても実施例
１と同様に輝度を測定した結果、平均３０００cd／ｍ²
の輝度しか得られなかった。

【００３１】

【発明の効果】本発明による導光板は、光出射用パター
ンとして、光入射面から離れるにしたがって大きくなる
四角錐状凹部を形成することにより、正面方向の高い輝
度と均一な輝度分布が得られる。

【００３２】また、四角錐状凹部からなる光出射用パタ
ーンを微細なものとしたことにより、そのもののパター
ンを見え難くすると共に、液晶のピクセルとモアレを起
こすことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導光板の一実施例を示す斜視図。

【図２】本発明の導光板における光出射用パターンであ
る四角状凹部の断面図。

【図３】本発明及び従来の導光板が適用される面状光源
装置の概略構成図。

【図４】面状光源装置（バックライト）の輝度測定方法
を説明する図。

【符号の説明】

１、１０・・・・・・導光板 １０ａ・・・・・・光入射面 １０ｂ・・・・・・光出射面 １０ｃ・・・・・・裏面 ３０・・・・・・光出射用パターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一つの側面を光入射面とし、こ
   れと略直交する一方の面を光出射面とし、この光出射面
   またはその裏面の少なくとも一方に光出射用のパターン
   を形成してなる導光板において、前記光出射用のパター
   ンが四角錐状の凹部であって、前記四角錐状凹部を、前
   記光入射面から離れるにしたがって四角錐形状が大きく
   なるように配列したことを特徴とする導光板。
2. 【請求項２】前記四角錐状凹部は、頂角が６０〜１２０
   ゜の範囲であることを特徴とする請求項１記載の導光
   板。