(57)【要約】【課題】  液晶ディスプレイに用いられる面光源装置（バックライト装置）の改良された導光板を提供する。【解決手段】  面光源装置の導光板であって、一つの光出射面、その一つの光出射面と反対側に設けられた一つの反射面及び一つ又は一つ以上の端面に設けられた光入射面を有し、その光出射面に霧化又は粗面状の放射区域を設ける。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面光源装置の導光板であって、一つの光出射面、その一つの光出射面と反対側に設けられた一つの反射面及び一つ又は一つ以上の端面に設けられた光入射面を有し、その光出射面に霧化又は粗面状の放射区域を設けたことを特徴とする導光板。
【請求項２】
請求項１に記載の導光板において、放射区域は、その放射区域の長さは光入射面に沿って設けられ、その放射区域の幅の起点は、光入射面から光出射面に向かって一次光源が臨界点より大きくなる位置から、その一次光源がその光入射面から反射面に向かって照射した後、その一次光源が臨界点より大きくて再反射された二次光源がその光出射面に照射される位置までの範囲であることを特徴とする導光板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の導光板において、放射区域の形成は、金型成型、エッチング処理、サンドブラスト処理又はバイトによるカット処理により行われることを特徴とする導光板。
【請求項４】
一つの光出射面、その一つの光出射面と反対側に設けられる一つの反射面及び一つ又は一つ以上の端面に設けられる霧化又は粗面状の光入射面を有する導光板と、
前記導光板の反射面に貼り付けられる反射板と、
前記導光板の光出射面に貼り付けられる一つ又は二つ以上の拡散シートと、
前記拡散シートに取り付けられる集光シートと、
前記光出射面に設けられた霧化又は粗面状の放射区域と、
前記光入射面側に設けられた電灯光源反射器を備えた電灯光源と、
からなることを特徴とする面光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の面光源装置において、放射区域は、その放射区域の長さは光入射面に沿って設けられ、その放射区域の幅の起点は、光入射面から光出射面に向かって一次光源が臨界点より大きくなる位置から、その一次光源がその光入射面から反射面に向かって照射した後、その一次光源が臨界点より大きくて再反射された二次光源がその光出射面に照射される位置までの範囲であることを特徴とする面光源装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の面光源装置において、光出射面は、霧化又は粗面状に形成され、その光出射面中に設けられる放射区域はその放射区域以外の表面より粗く形成されていることを特徴とする面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイで用いられる導光板及びその導光板を利用した面光源装置に係り、特に、導光板に現われる明暗の交互現象を防止できるようにし、さらに、面光源装置の均一、かつ、高輝度の光源が得られ、しかも、全体の光出射率をアップさせることができるようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の液晶ディスプレイに内蔵されている液晶パネル自体は発光機能を有しておらず、このため、液晶ディスプレイは、表示機能を果たすために面光源装置、いわゆるバックライト装置からなる光源ユニットを有している。
【０００３】
従来の面光源装置は、図５に示されるように、平面形状が方形の光透過性の導光板１１を有しており、この導光板１１の光出射面１１１には、一つ又は一つ以上の拡散シート１２（図示の例では２つ）及び集光シート１３がこの順に設けられている。その光出射面１１１の反対側の反射面１１２には導光点１１３が設けられ、また、その導光板１１の少なくとも一つの端面は光入射面１１４に形成されている。そして、その光入射面１１４の外部には電灯光源１５が取り付けらられ、その電灯光源１５は、光入射面１１４を除いた部分をカバーするように電灯光源反射器１６が設けられている。
【０００４】
上記従来の面光源装置１の動作を図６を用いて説明する。先ず、電灯光源１５の光源（光線と同じ意味で用いている。）は、電灯光源反射器１６の反射を受けて導光板１１の光入射面１１４に入射される。そして、その光源は、導光板１１内部に進入し、その光源のルートと導光板１１の光出射面１１１に形成する角度が臨界角度より小さいとき、光源は導光板１１を離れて、拡散シート１２によって変化され、集光シート１３により集光効果が引き起こされ、最後には液晶パネル２に入射して、液晶パネル２の表示に十分な光源を提供するように作用する。一方、導光板１１内の光源が導光板１１の光出射面１１１に形成する角度が臨界角度より大きいとき、その光源は反射されて、導光板１１の反射面１１２上に反射される。このとき、導光点１１３及び反射板１４が設けられているので、その光源は光出射面１１１側に反射され、光出射が再度に引き起こさせられる。
【特許文献１】特になし。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の面光源装置１にあっては、次のような問題点がある。この問題点を図７を用いて説明すると、従来の導光板１１の光入射面１１４は、表面がくもりガラスのようにつや消しする霧化処理や表面を粗くする粗面処理が施されておらず、鏡面状を形成しているため、電灯光源１５の光源が導光板１１に入射したときは、その光照射角度が小さくなってしまう。このとき、光入射面１１４の光出射面１１１と隣接する周辺近くに到達する光源は、その光源の入射角が臨界角度より大きくなるため、光出射面１１１よりスムーズな光出射ができずに反射効果により反射される。そして、その一次反射の導光源が導光点１１３（図６参照）及び反射板１１２によって二次反射するとき、入射角は出射角に等しいため、その二次反射の光源によって光出射面１１１に到達する。
【０００６】
その二次反射した光源が光出射面１１１に到達したとき、その二次反射の光源と光出射面１１１で形成する角度が臨界角度より大きいときは、屈折して光出射ができず、この繰り返しにより、導光板１１上に明暗が交互に、つまりしま状にむらが出現する現象を形成してしまい、面光源装置１全体の光出射輝度が不均一になり、全体の光出射輝度が抑制されるなどの問題点があった。
【０００７】
上述の問題点を解決するために、図８に示される面光源装置３が開発されている。この面光源装置３は、導光板３１の光出射面３１１に一つ又は一つ以上の拡散シート３２（図示の例では２つ）及び集光シート３３をこの順に設け、導光板３１の反射面３１２には多数の導光点３１３を形成し、さらに、その反射面３１２には反射板３４が貼り付けられている。また、導光板３１上には少なくとも一つの光入射面３１４が設けられている。そして、その光入射面３１４は、鏡面状ではなく、金型成型、サンドブラスト処理、エッチング処理、又はバイト（刃物）によるカット加工によって霧化又粗面状に形成されているとともに、その光入射面３１４の外側には、電灯光源３５が設けられている。この電灯光源３５は、光入射面３１４側を除いて電灯光源反射器３６によってカバーされている。
【０００８】
上記導光板３１の光入射面３１４は、霧化又は粗面状であるため、電灯光源３５の光源が入射されたときに、その光源の照射角度を拡大して、光入射面３１４の光出射面３１１と隣接する周辺付近に到達する一次光源は、臨界角度より小さく、したがって、光出射面３１１は明るい区域に形成される。
【０００９】
しかしながら、この場合においても図９に示されるように、光出射面３１１と光入射面３１４と隣接する周辺付近の光源は順調に光出射が行われるが、光入射面３１４から離れるほど、一次光源Ｌ1 は、次第に臨界角度より大きくなるため、光出射は順調に行えないばかりでなく、反射効果のために、かえって暗い区域を形成してしまうという問題点がある。また、反射された二次光源Ｌ2 は、導光点３１３及び反射板３４により再び反射が行われるが、光源の入射角は出射角に等しいため、二次光源Ｌ2 は二次反射により三次光源Ｌ3 となり、その三次光源Ｌ3 は光出射面３１１を通過するとき、その光源が臨界角度より大きいと、光出射は順調に行えないばかりでなく、再び反射される。この繰り返しで、導光板３１上に明暗が交互するむら現象を引き起こし、面光源装置３の輝度が不均一となり、全体の光出射輝度も不足してしまう。上述のように、図８に示される面光源装置３によっても、明暗が交互に出現する問題点の解決に至っていない。
【００１０】
一方、ここ数年、液晶ディスプレイの表示寸法は大型設計に移行しているだけでなく、カラー液晶パネルが使用される場合が多くなってきている。このため、面光源装置の高輝度化はますます要求されるようになってきている。図１０に示される面光源装置は、高輝度の面光源装置の一つの開発例である。この高輝度の面光源装置４は、導光板４１を有し、その導光板４１には、光出射面４１１及びは反射面４１２が設けられていて、その反射面４１２には集光機能を持つ多数のＶ型溝４１３が設けられている。そして、この導光板４１は、少なくとも一つの端面が光入射面４１４に形成され、また、上記反射面４１２の外部には、反射板４２が貼り付けられている。上記光入射面４１４の外側には、電灯光源４３が取付けられていて、その電灯光源４３は、光入射面４１４側を除いて電灯光源反射器４４によってカバーされている。また、導光板４１の光出射面４１１上には集光シート４５が貼り付けられている。
【００１１】
高輝度面光源装置を実現するための上記面光源装置４は、図１１に示されるように、導光板４１の光出射面４１１及び光入射面４１４とも霧化又は粗面状に形成されているので、導光板４１の光出射をソフト化、均一化することができ、公知の拡散シートの設置は不要となり、そのための材料費及び組立加工費を節約できるほか、集光シート４５によって直接光を集めて輝度を大きくすることができる。
【００１２】
しかしながら、上述の面光源装置４は、拡散シートを使用していないため、その輝度が集中化され、導光板４１に入射した光出射面４１１の明暗が交互に現われる現象がより顕著化してしまうという課題がある。その主要な原因を図１２を用いて説明すると、光入射面４１４に入射した光源の一部は、導光板４１内部に平行方向に伝送される。そして、残存した光源は、光出射面４１１の上方に伝送される光源と反射面４１２の下側に伝送される光源に分けられる。このうち、上方向に伝送される光源は、光入射面４１４の霧化又は粗面状によってその光照射角度が拡大されたため、光入射面４１４の光出射面４１１に隣接した周辺付近に入射された一次光源Ｌ1 は、その光線の角度が臨界角度より小さいため、光は屈折して出射されて明るい区域Ａとなる。そして、一次光源Ｌ1 が光出射面４１１に出射する位置が次第に光入射面４１４を離れるほど、その一次光源Ｌ1 と光出射面４１１の臨界角度もだんだんと拡大していき、最後には次の一次光源Ｌ1 が臨界角度より大きくなり、屈折して光を出射できなくなって暗い区域Ｂとなる。
【００１３】
一方、臨界角度より大きい一次光源Ｌ1 は、反射効果により反射面４１２に伝送して、二次光源Ｌ2 となる。その二次光源Ｌ2 の入射角は、反射角と等しくなる原理により、光出射面４１１に再度反射されて、三次光源Ｌ3 となる。この三次光源Ｌ3 も入射角は反射角に等しいため、光出射面４１１に再度反射されたとき、その光照射の角度がなお臨界角度より大きいときは、暗い区域Ｂとなる。このような繰り返しで導光板４１に明暗が交互に出現するむら現象が引き起こされてしまう。このため、この面光源装置４が高輝度用の面光源装置に使用されるときは、導光板４１に発生する明暗が交互に発生する現象の悪影響を受けてしまうという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る導光板は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、面光源装置の導光板であって、一つの光出射面、その一つの光出射面と反対側に設けられた一つの反射面及び一つ又は一つ以上の端面に設けられた光入射面を有し、その光出射面に霧化又は粗面状の放射区域を設けたことを特徴としている。
本発明の請求項２に記載の導光板は、放射区域は、その放射区域の長さは光入射面に沿って設けられ、その放射区域の幅の起点は、光入射面から光出射面に向かって一次光源が臨界点より大きくなる位置から、その一次光源がその光入射面から反射面に向かって照射した後、その一次光源が臨界点より大きくて再反射された二次光源がその光出射面に照射される位置までの範囲であることを特徴としている。
本発明の請求項３に記載の導光板は、放射区域の形成は、金型成型、エッチング処理、サンドブラスト処理又はバイトによるカット処理により行われることを特徴としている。  本発明に係る面光源装置は、上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、一つの光出射面、その一つの光出射面と反対側に設けられる一つの反射面及び一つ又は一つ以上の端面に設けられる霧化又は粗面状の光入射面を有する導光板と、その導光板の反射面に貼り付けられる反射板と、前記導光板の光出射面に貼り付けられる一つ又は二つ以上の拡散シートと、その拡散シートに取り付けられる集光シートと、前記光出射面に設けられた霧化又は粗面状の放射区域と、前記光入射面側に設けられた電灯光源反射器を備えた電灯光源と、からなることを特徴としている。
本発明の請求項５に記載の面光源装置は、放射区域は、その放射区域の長さは光入射面に沿って設けられ、その放射区域の幅の起点は、光入射面から光出射面に向かって一次光源が臨界点より大きくなる位置から、その一次光源がその光入射面から反射面に向かって照射した後、その一次光源が臨界点より大きくて再反射された二次光源がその光出射面に照射される位置までの範囲であることを特徴としている。
本発明の請求項６に記載の面光源装置は、光出射面は、霧化又は粗面状に形成され、その光出射面中に設けられる放射区域はその放射区域以外の表面より粗く形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の導光板は、一つの光出射面、その一つの光出射面と反対側に設けられた一つの反射面及び一つ又は一つ以上の端面に設けられた光入射面を有し、その光出射面に霧化又は粗面状の放射区域を設けたので、光出射面に出現する明暗の現象を防止して光出射率を高めることができる。
本発明の請求項２に記載の導光板は、放射区域は、その放射区域の長さは光入射面に沿って設けられ、その放射区域の幅の起点は、光入射面から光出射面に向かって一次光源が臨界点より大きくなる位置から、その一次光源がその光入射面から反射面に向かって照射した後、その一次光源が臨界点より大きくて再反射された二次光源がその光出射面に照射される位置までの範囲としたので、光出射面に出現する明暗の現象を効率よく防止して光出射率を高めることができる。
本発明の請求項３に記載の導光板は、放射区域の形成は、金型成型、エッチング処理、サンドブラスト処理又はバイトによるカット処理により行われるので、放射区域を用意に作ることができる。
本発明の請求項４に記載の面光源装置は、一つの光出射面、その一つの光出射面と反対側に設けられる一つの反射面及び一つ又は一つ以上の端面に設けられる霧化又は粗面状の光入射面を有する導光板と、その導光板の反射面に貼り付けられる反射板と、前記導光板の光出射面に貼り付けられる一つ又は二つ以上の拡散シートと、その拡散シートに取り付けられる集光シートと、前記光出射面に設けられた霧化又は粗面状の放射区域と、前記光入射面側に設けられた電灯光源反射器を備えた電灯光源とからなるので、光出射面に出現する明暗の現象を防止して光出射率を高めることができる。
本発明の請求項５に記載の面光源装置は、放射区域は、その放射区域の長さは光入射面に沿って設けられ、その放射区域の幅の起点は、光入射面から光出射面に向かって一次光源が臨界点より大きくなる位置から、その一次光源がその光入射面から反射面に向かって照射した後、その一次光源が臨界点より大きくて再反射された二次光源がその光出射面に照射される位置までの範囲としたので、光出射面に出現する明暗の現象を効果的に防止して光出射率を高めることができる。
本発明の請求項６に記載の面光源装置は、光出射面は、霧化又は粗面状に形成され、その光出射面中に設けられる放射区域はその放射区域以外の表面より粗く形成されているので、光出射面に出現する明暗の現象を防止して光出射率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、一実施の形態に係る面光源装置５の概略構成図である。なお、この面光源装置５の分解斜視図は、図示しないが、上記従来の図５又は図８に類似した形態となる。
【００１７】
本発明の面光源装置５の導光板５０は、所定の厚さを有する透光材からなる板材で、その平面形状は方形を呈し、一方の面（図１の例では下側の面）に設けられている反射面５０１の外側に反射板５１が貼り付けられている。上記反射面５０１上には、多数の導光点５０２が形成されている。
【００１８】
導光板５０の他方の面（反射面５０１の反対側の面。図１では上面。）は、光出射面５０３に形成されていて、その外側には、一つ又は一つ以上の拡散シート５２（図示の例では２つ）及び集光シート５３が順に設置されている。なお、この集光シート５３の外側（図１においては集光シート５３の上側）には、図示しないが液晶パネルが設けられる。
【００１９】
また、この方形の導光板５０の一辺の端面（反射面５０１及び光出射面５０３間の板厚面）に形成される光入射面５０４の外側には、電灯光源５４が設けられている。そして、その電灯光源５４は、光入射面５０４側を除いて電灯光源反射器５５によってカバーされている。上記光入射面５０４の表面は、金型成型、エッチング処理、サンドブラスト処理又はバイト（刃物）によるカット加工方式により、表面がくもりガラスと同様の均一な霧化状に形成され、又は表面に多数の凹凸を形成した粗面状に形成されている。したがって、電灯光源５４の光源（光線と同じ意味で用いられている。）は、光入射面５０４によって光照射角度が拡大させられる。なお、電灯光源５４及び電灯光源反射器５５は、ここでは、方形の導光板３０の一つの辺の端面（光入射面５０４）側のみに設けられているが、他の辺の端面側にも設けるようにしてもよい。
【００２０】
上記光出射面５０３は、図２に示されるように、放射区域５０５が設けられている。この放射区域５０５は、光出射面５０３の一部分が金型成型、エッチング処理、サンドブラスト処理又はバイト（刃物）によるカット等の加工方式により、霧化状又は粗面状（請求の範囲では、霧化又は粗面状としている。）に形成される。この放射区域５０５は、光出射面５０３の最適な面積をカバーするように形成され、その長さは、光入射面５０４に沿って設けられ、すなわち、光入射面５０４の端面の辺に沿って設けられ、その幅の始点は、光入射面５０４から上方の光出射面５０３に出射したときの一次光源Ｌ1 の臨界点より大きくなる位置で、その幅の終点は、光入射面５０４から下方の反射面５０１に出射した後の一次光源Ｌ1 が臨界点より大きくて、再び反射する二次光源Ｌ2 が光出射面５０３の位置に届く位置である。
【００２１】
本発明の作用を図３に基づいて説明すると、電灯光源５４より出射された光源は、光入射面５０４により導光板５０に入射される。光入射面５０４は霧化又は粗面状で形成されているため、その入射された光源の光照射角度は、光入射面５０４の光出射面５０３に隣接した周辺の付近に拡大される。そして、その光源の一部の一次光源Ｌ1 は、光入射面５０４を離れるほど、光線の照射角度は臨界点より大きくなり、屈折出射できなくなる。また、下向きの一部の一次光源Ｌ1 も臨界点より大きくなるため、反射面５０２で反射されて二次光源Ｌ2 となり、光出射面５０３に到達する。この両者の距離間（図３において、上向きの一次光源Ｌ1 の先端位置から二次光源Ｌ2 の先端位置間の距離間）には、霧化状又は粗面状を形成した放射区域５０５が設けられているため、その放射区域５０５に入射した光源の全反射現象が阻止（破壊）されて、屈折効果が修正される。このため、導光板５０に明暗が交互に出現する問題が解消され、面光源装置５全体の光出射を均一化させることができる。
【００２２】
図４は、本発明の他の実施の形態を示すもので、大寸法及び高輝度光出射効率の面光源装置に適用可能な面光源装置６が示されている。この面光源装置６は、導光板６０を有し、その導光板６０の反射面６０１の外側には、反射板６１が貼り付けられている。さらに、その反射面６０１上には、多数の集光機能を有するＶ型溝６０２が形成されている。また、光出射面６０３の外側に集光シート６２が設けられている。さらに、導光板６０の光入射面６０４の外側には、電灯光源６３が設けられており、その電灯光源６３は、電灯光源反射器６４によってカバーされている。
【００２３】
この導光板６０の光出射面６０３及び光入射面６０４の表面は、金型成型、エッチング処理、サンドブラスト処理又はバイト（刃物）によるカット等の加工方式により、均一な霧化状又は粗面状にそれぞれ形成されている。そして、その光出射面６０３には、上記図２に示される放射区域５０５と同様の放射区域６０５が設けられている。この放射区域６０５の形成方式は、前述の光出射面６０３及び光入射面６０４と同様な加工方式を用いることができる。ただし、放射区域６０５の霧化状又は粗面状は、光出射面６０３より粗くされ、その放射区域６０５は、光出射面６０３の所定の最適な面積をカバーしている。すなわち、その放射区域６０５の長さは、上記図２に示される放射区域５０５と同様に、光入射面６０４に沿って設けられ、その幅の起点は、光入射面６０４から光出射面６０３に向かう一次光源Ｌ1 の臨界点より大きい位置から再反射される二次光源Ｌ2 が光出射面６０３に達する位置の範囲である。
【００２４】
上記面光源装置６の光出射面６０３は、霧化状又は粗面状の構造により、光出射輝度を引き上げるため、新たに光源を柔らかくするための拡散シートを設ける必要がないという特長がある。また、光出射面６０３の放射区域６０５の粗さが非放射区域６０５区域より粗くなっているので、光出射面６０３に明暗が交互に出現する現象をより顕著化させないという特長を有している。さらに、放射区域６０５に入射した光源の全反射現象を阻止する機能を強化させることによって、光源の屈折出射が高まり、高輝度光出射効率の面光源装置６を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る面光源装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る面光源装置の作用を説明するための説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る面光源装置の作用を説明するための説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る面光源装置の概略図である。
【図５】従来の面光源装置の分解斜視図である。
【図６】図５を側面から見たときの側面図である。
【図７】導光板の光出射面に明暗が交互に出現する現象を説明するための説明図である。
【図８】従来の他の面光源装置の分解斜視図である。
【図９】導光板の光出射面に明暗が交互に出現する現象を説明するための説明図である。
【図１０】従来のさらに他の面光源装置の概略構成図である。
【図１１】図１０に示される面光源装置の動作を説明するための説明図である。
【図１２】図１０に示される導光板の光出射面に明暗が交互に出現する現象を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
５，６  面光源装置
５０，６０  導光板
５１，６１  反射板
５２，６２  拡散シート
５３，６３  集光シート
５４，６４  電灯光源
５５，６５  電灯光源反射器
５０１，６０１  反射面
５０２，６０２  導光点
５０３，６０３  光出射面
５０４，６０４  光入射面
５０５，６０５  放射区域
Ｌ1   一次光源
Ｌ2   二次光源
【図１】
2006066321.tif 000003
【図２】
2006066321.tif 000004
【図３】
2006066321.tif 000005
【図４】
2006066321.tif 000006
【図５】
2006066321.tif 000007
【図６】
2006066321.tif 000008
【図７】
2006066321.tif 000009
【図８】
2006066321.tif 000010
【図９】
2006066321.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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