(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一側面端部にこれに近接した線状光源を有し、線状光源から離れるに従って厚さが薄くなる透光性材料からなる導光板であって、該導光板の有効面の最も薄い部分の厚さが０．５ｍｍ以上で、線状光源側の有効面の最も厚い部分の厚さの２５％〜７５％である導光板の少なくとも１方の広い面の、粗面化しない場合に縞模様が観察される範囲を粗面とし、かつ、前記導光板の出光面とは反対側の面にドット状又はストライプ状の光拡散性エレメントを形成したバックライト。
【請求項２】
導光板の広い２面に垂直な断面の辺が直線状である導光板を用いる請求項１記載のバックライト。
【請求項３】
導光板の出光面の反対側の粗面の度合いが実質的に均一である請求項１又は２記載のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、透過型又は、半透過型パネルを背面より照射するパネル用バックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、ラップトップ型又は、ブック型のワ−ドプロセッサ−やコンピュ−タ等の表示装置として、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶表示装置が用いられている。このようなバックライトには、図１に示すように透光性の導光板の一端部に、蛍光管のような線状光源を併設するエッジライト方式がよく用いられる。
【０００３】
このエッジライト方式の場合、図２中６に示すように、導光板の一方の面に、光を拡散させる性質を有するＴｉＯ２  、ＳｉＯ２  、ＢａＳＯ４  などの粒子を含む物質を導光板表面に光学的に接続した状態で、又は導光板表面に微小な凹状又は凸状で光拡散性エレメントをドット状またはストライプ状に形成し、その面のほぼ全面を鏡面反射シ−ト又は光拡散反射シ−ト（図中３）で覆い、導光板の反対側の面（光の出光面）をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透光性ベ−スフィルム上にＴｉＯ２  、ＳｉＯ２  、ＢａＳＯ４  などの光拡散性物質を施すか、ポリカーボネート（ＰＣ）などの透光性シ−トをエンボス加工して光拡散性を付与した光拡散シ−ト（図中２）で覆うように配置されたものが多い。
【０００４】
特にバックライトの軽量化のため、図３に示すように、導光板の厚さが線状光源から離れるに従って薄くなっている形状のものも用いられている。このように導光板の線状光源側の厚さを他の部分に比べて厚くしなければならない理由は、蛍光管のような線状光源は、発光点がある大きさを有している（例えば３ｍｍΦ）ので、線状光源から出射した光を効率良く導光板の端面部に入射させるために導光板端面部の厚さを線状光源の厚さ（例えば３ｍｍ）近くか又はそれ以上（例えば４ｍｍ）にする必要があるからである。
【０００５】
導光板の厚さが均一ないわゆる平板状のものは、図４（ａ）に示したように、導光板端面に入射した光線は導光板に施した光拡散性エレメントを照射しない限り導光板内で全反射を繰り返し、図４（ｂ）に示したように、光拡散性エレメントに当たった光線のみが透過又は反射されて結果的に導光板の出光面から出射される。
【０００６】
一方、光拡散性エレメントを導光板に形成せずに、厚さが線状光源から離れるに従って薄くなっている形状の導光板では、図５に示したように、導光板端面に入射した光線は導光板界面で全反射を繰り返すに従って徐々に全反射条件から外れる方向になり、ついには導光板の出光面から出射する。しかし、この導光板の出光面から出射する光は、強度のバラツキを持ち光源の中心軸にほぼ平行な状態に高輝度部と低輝度部が間隔の開いたストライプ状で現れ、均一な面状光源として使用できないばかりか、光の利用効率の観点からも好ましくない。特に、導光板の広い２面に対して垂直な断面の辺が直線状である場合は、前記ストライプ状の高輝度部分の輝度とそれ以外の部分の間の輝度の比が１００：１以上となり、極めて深刻な問題となっていた。
【０００７】
この問題を解決するため、図６に示したように、厚さが線状光源から離れるに従って徐々に薄くなる形状の導光板で、その広い表面に光拡散性エレメントを形成することが提案されているが、この方法では前記ストライプ状の高輝度部分以外の部分からも光が出射されるようになり光の利用効率は向上するが、依然としてストライプ状の高輝度部分の光の強度が他の部分よりも強く、人間の目には縞模様として見えるなど極めて不満足な状態だった。特に、導光板の広い２面に対して垂直な断面の辺が直線状である場合は、上記したように光拡散性エレメントを形成しても前記ストライプ状の高輝度部分の輝度とそれ以外の部分の間の輝度の比は１０：１以上となり好ましい状態ではなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、線状光源から離れるに従って薄くなる導光板を用いたバックライト、特に導光板の広い２面に対して垂直な断面の辺が直線状である導光板を用いたバックライトに於いて、これを使用時に縞模様のない均一な面状発光が得られるバックライトを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述の点につき種々の検討を行った結果、線状光源から離れるに従って薄くなる導光板を用いたバックライトの広い面の状態を、ある状態にすることにより、縞模様のない均一な面状発光が得られるバックライトとなることを見出し本発明を完成した。
【００１０】
即ち本発明は、少なくとも一側面端部にこれに近接した線状光源を有し、線状光源から離れるに従って厚さが薄くなる透光性材料からなる導光板の少なくとも１方の広い面を粗面とし、出光面とは反対側の面にドット状又はストライプ状の光拡散性エレメントを形成したバックライトに関するものである。次に本発明を図面に基づいて更に詳述する。
【００１１】
図７は本発明の一実施態様の斜視図であり、図８は、本発明の一実施態様の断面図である。図中１は導光板であり、線状光源から離れるに従って薄くなる、その断面がいわゆるクサビ状で、光を効率よく通過させる物質であればよく、石英、ガラス、透光性の天然又は合成樹脂、例えばアクリル系樹脂等で構成される。
【００１２】
本発明で用いる導光板の形状は、その厚さが線状光源から離れるに従って薄くなる形状であることが必須である。線状光源から最も離れた部分の厚さ、即ち、導光板の有効面の最も薄い部分の厚さは特に限定されないが、導光板の機械的な強度の面から通常は０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上で、線状光源側の有効面の最も厚い部分の厚さの２５％  〜７５％  の厚さが目安となる。導光板の線状光源側の最も厚い部分の厚さは用いる線状光源の直径により適宜選択されるが、光の利用効率を向上させる上で線状光源の直径以上であることが好ましく、一方、バックライトの薄型化、軽量化のためには可能な限り薄い方が好ましいが、通常は線状光源の直径の０．５〜１．６倍である。導光板の形状をこのようにその厚さが線状光源から離れるに従って薄くなる形状にすることによって、線状光源から導光板端面への光線の入射効率を維持したままで導光板の重量を軽くすることが出来る。
【００１３】
このような導光板の厚さの減少状態は、連続的又は段階的いづれの状態でも良いが、本発明の効果が最も顕著に現れるのは導光板の厚さが連続的に一定の割合で直線的に減少しているもの、特に、導光板の広い２面に対して垂直な断面の辺が直線状であるものである。このような形状の導光板は、導光板の制作が容易である点からも好ましい。又、導光板の出光面側の表面はその面に垂直な断面の辺が実質的に直線状で、後述する光拡散性シ−トと僅かな空気層を介してシート面とほぼ平行な状態となることが好ましい。
【００１４】
導光板の少なくとも１方の広い面は粗面（図８中９…導光板の出光面の反対側を粗面とした例）とするが、その方法は特に限定されず、サンドブラスト、エッチングなどの化学処理、射出成形金型の導光板の広い面に相当する部分を予め粗面にするか、導光板を射出成形する際に粗面にするなどの方法がある。導光板の粗面とする部分の範囲は、少なくとも導光板表面を粗面化しない場合に前述した縞模様が観察される範囲、すなわち導光板の線状光源寄りの部分を粗面化することが必須である。
【００１５】
また、導光板の発光面に対応する全面を実質的に均一な粗面とすることが製造上の容易さ及び均一な輝度を得る観点からより好ましい。粗面の度合いは後述する光拡散性エレメントの光拡散性能にもよるが、一般的にはその表面が透光性乳白色、より好ましくは極めて薄い乳白色となる状態である。粗面の度合いを強くしすぎると、導光板の線状光源近くが他の部分と比較して極めて高輝度になり、均一な面状発光の状態が得られない。クサビ型導光板をこの様な状態にすることによって、前述した縞模様が消滅する。その理由は、導光板内で全反射する光線の規則性を乱すことが出来るからと考えられる。
【００１６】
導光板の裏面に光拡散性エレメント（図８中６）を形成するには、光を拡散させる作用がある物質、例えばシリカ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ガラスビ−ズ、樹脂ビ−ズ、気泡等を含んだ塗料、印刷インキ等の光拡散性物質をスクリ−ン印刷等の方法で導光板面上にドット状又はストライプ状に印刷する方法、又は導光板の表面をドット状又はストライプ状に粗面化する方法、導光板の表面に小孔を開けるか小突起を形成する方法、などの方法がある。ここで言うドット状の光拡散性エレメントは、例えばこれをスクリ−ン印刷する場合、円形、角型などの形状のものであり、又、ストライプ状の光拡散性エレメントは、直線状に形成したものである。
【００１７】
図９に、導光板上の光拡散性エレメント形成の例を示した。このような導光板上に形成する光拡散性エレメントの間隔は０．０１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好ましいが、３ｍｍ以上になると光拡散性エレメントの形状そのものが透視され易くなり、又、０．０３ｍｍより小さくなると製造上の歩留まりが極端に悪化するので、好ましくは０．０３ｍｍ〜２ｍｍの範囲である。
【００１８】
４は線状光源で、好ましい態様としては、導光板の端部に光が入光するための間隙（スリット）を有するＡｇ、Ａｌなどの鏡面の反射シ−ト、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にＢａＳＯ４  、ＴｉＯ２  、気泡などで光拡散性を付与した光拡散反射シ−トで形成された光反射器５で、線状光源の光源面とある幅の間隙をもたせた状態で覆われており、例えば１灯式（片側）、２灯式（例えば図１０に示した）、又は３方、４方側等の導光板の少なくとも一端面部に近接してその中心軸が導光板の端面とほぼ平行となるように設置される。前記線状光源は、蛍光管、タングステン白熱管、オプティカルロッド、ＬＥＤを配列した物等があるが、蛍光管が好ましく、省電力の面から、電極部を除く均一発光部の長さが、近接する導光板の端部の長さとほぼ等しいことが好ましい。
【００１９】
Ａｇ、Ａｌなどの鏡面の反射シ−トまたはＰＥＴにＢａＳＯ４  、ＴｉＯ２  、気泡などで光拡散性を付与した光拡散反射シ−ト（図中３）は光拡散性エレメントを形成した導光板の面のほぼ全面を覆うように配置する。
【００２０】
導光板の反対側の面（光の出光面）は、従来と同様にポリエチレンテレフタレートなどの透光性ベ−スフィルム上にＴｉＯ２  、ＳｉＯ２  、ＢａＳＯ４  などの光拡散性物質を施したものか、ポリカーボネートなどの透光性シ−トをエンボス加工して光拡散性を付与した光拡散シ−ト（図中２）で覆う。
【００２１】
本発明の主要部は、このような構成からなり、パネル、特に液晶パネルのバックライトとして使用される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、線状光源から離れるに従って薄くなる導光板を用いたバックライト、特に導光板の広い２面の断面が直線状である導光板を用いたバックライトに於いて、縞模様のない均一な面状発光が得られる軽量なバックライトとして利用できる。
【００２３】
【実施例】
次に比較例及び実施例で本発明を更に詳述する。図７に示すような線状光源側の厚さが３ｍｍ、最遠部の厚さが１．５ｍｍで線状光源側の端面部から中心部方向へ向かって直線的に厚さが薄くなる透明なポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる導光板（外形  ２１０ｍｍ×  １５５ｍｍ）の短手の端部に、直径３ｍｍの太さの冷陰極蛍光管（ハリソン電機株式会社製）を配置し、導光板に接する部分に３ｍｍのスリットを持つＡｇフィルムを反射面が光源と対向するように楕円形に配置し、スリットから出光した光が導光板の端部から導光板に入光するように配置した。
【００２４】
一方、導光板面の片面（出光面と反対側）はサンドブラストによって、薄い乳白色となるように全面を粗面にした。更にこの粗面上には、光拡散性物質（チタンホワイトを含む白色の塗料）を、導光板上に夫々１ｍｍの間隔を持った交点（グリッド）上に、被覆率が最小の地点（光源側）を１０％  とし、順次増加させて、最大の地点（光源から最遠部）で８５％  となるように円形のドットパタ−ンで印刷して形成した。
【００２５】
また、線状光源の中心軸と平行方向での導光板面の光拡散物質の被覆率は、線状光源の長手方向の中央部分で前記軸に垂直な線を基準にして、光源側から導光板のほぼ中央部分まで、前記垂直な線近傍で最小として両側に向かうにつれて順次増加した値となるように印刷した。
【００２６】
導光板の光拡散エレメントを印刷した面を厚さ０．１２５ｍｍの光拡散反射シ−ト（ＩＣＩ社製メリネックス  ３２９）で覆った。さらに、導光板の出光面側に厚さ０．１８ｍｍの片面が粗面のポリカ−ボネイトからなる光拡散シ−ト（三省物産株式会社製  ８Ｂ３６  ）を粗面側が導光板の出光面とは反対側になるように１枚配置した。冷陰極管に、インバ−タ（ＴＤＫ製  ＣＸＡＭ−１０  Ｌ）より３０ＫＨｚ  の交番電圧をかけて一定電流（５ｍＡ）で駆動させたときの平均輝度（発光面内１００点均等割りの平均値）を、輝度計（トプコン  ＢＭ−８  ）により視野角２度で出光面に降ろした法線方向に対して測定したところ１３００ｃｄ／ｍ２  であった。この際、導光板面には光の縞模様は観察されず均一な面状発光の状態が得られた（実施例）。
【００２７】
導光板表面を粗面としなかった以外は実施例と同一の装置、条件で操作し、測定した輝度は１３００ｃｄ／ｍ２  であった。しかし、導光板面には光の縞模様が観察され均一な面状発光の状態は得られなかった。この様な縞模様の部分（高輝度部）は他の部分に対して１０倍以上の高輝度でバックライトとしての使用は困難であった（比較例１）。
【００２８】
実施例で用いた導光板で、その表面を粗面とせず、又光拡散性物質を施さないものを用いた以外は実施例と同一の装置、条件で操作し、測定した輝度は９００ｃｄ／ｍ２  であった。しかし、導光板面には光の縞模様が観察され均一な面状発光の状態は得られなかった。この様な縞模様部分（高輝度部）の他の部分に対する輝度は１００倍以上高くバックライトとして使用は困難であった（比較例２）。
【００２９】
又、実施例で用いた導光板でその表面に光拡散性物質を施さないものを用いた以外は実施例と同一の装置、条件で操作し、測定した平均輝度は１０００ｃｄ／ｍ２であった。しかし、光源から離れるに従って輝度が順次低下した状態となった  （比較例３）。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のバックライト例の斜視図
【図２】従来のバックライト例の断面図
【図３】従来のクサビ型導光板を用いたバックライト例の断面図
【図４】従来のバックライトの平板導光板内の光線の進み方を示す図
【図５】従来のクサビ型導光板内の光線の進み方を示す図
【図６】従来のクサビ型導光板を用いたバックライトの断面図
【図７】本発明の一実施態様のバックライトの斜視図
【図８】本発明の一実施態様のバックライトの断面図
【図９】本発明で用いる導光板の光拡散性エレメントを例示する正面図
【図１０】本発明の他の一実施態様のバックライトの断面図
【符号の説明】
１：導光板
２：光拡散シート
３：光反射シート
４：線状光源
５：線状光源を覆う光反射シート
６：光拡散性エレメント
７：光線
８：正面（発光面）から見た導光板
９：粗面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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