(57)【要約】【課題】  発光面の輝度の均一性を向上させるとともに、光のロスを少なくし、かつ有効発光面が大きいバックライトを提供する。【解決手段】  透光性の導光板１は、その端面に光を入射させる入光面１１、入射された光を反射させる反射面１２〜１５、入光面１６に対して略直角に交わる稜線を有する複数のプリズム部１６１が表面に形成され、入射された光をプリズム部１６１から出射させる出光面１６とを有する。そして、入光面１１に対向して複数のＬＥＤ３を長手方向に沿って配置し、導光板１に光を入射させる。【選択図】  図２
2006134750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面に位置し、光を入射させる入光面、入射された光を反射させる反射面、前記入光面に対して略直角に交わる稜線を有する複数のプリズム部が形成され、入射された光を前記プリズム部から出射させる出光面とを有する透光性の導光板と、
前記入光面の長手方向に沿って複数配置され、前記導光板に光を入射させる点光源と
を具備したことを特徴とするバックライト。
【請求項２】
端面に位置し、光を入射させる入光面、入射された光を反射させる反射面、入射された光を出射させる出光面とを有する透光性の導光板と、
プリズム部を複数有し、前記プリズム部の稜線が前記入光面に対して略直角になるように、前記出光面上に配設されたプリズムシートと、
前記入光面の長手方向に沿って複数配置され、前記導光板に光を入射させる点光源と
を具備したことを特徴とするバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーナビゲーション、液晶テレビ、携帯電話等の液晶表示等に使用されるバックライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のバックライトユニットとして、ホログラムパターンが裏面に形成された導光板のエッジに、光を投射する少なくとも一つの点光源が配置されている。点光源付近には、光をそのまま透過させる光透過領域、鋸の歯状のブレーズパターンが形成されたブレーズ部、三角プリズムパターンが形成されたプリズム部を備えた発明がある。（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１３０２５公報（第４〜７頁、図１０、１６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導光板の側面に光源を配置するエッジライト式のバックライトユニットでは、導光板内に入射した光が導光板内で反射を繰り返すことによって、出光面において輝度ムラが生じにくくなることが知られている。
【０００５】
しかし、特許文献１のように、発光ダイオード（以後、ＬＥＤ）を用いたエッジライト式のバックライトユニットでは、ＬＥＤが点光源であるがゆえに出光面の輝度ムラが問題となっている。すなわち、ＬＥＤの高い発光輝度と指向性により、出光面に明暗ができ、場所によって輝度のムラが発生しやすい。ここで、出光面の輝度ムラには、導光板の入光面から奥に向けて発生する輝度ムラと、入光面方向に発生する輝度ムラとがあり、特に入光面方向の輝度ムラについては、特許文献１の
【０００６】
に、ＬＥＤ間の中間領域が暗い領域となる恐れがあるということが記載されている。
【０００７】
この問題に対して、特許文献１のバックライトユニットでは、光透過領域、ブレーズ部及びプリズム部を備えた屈折部材を、導光板の入光面と点光源との間に配置することで、出光面の輝度を均一にすることができると記載されている。
【０００８】
しかし、点光源からの光を屈折部材に入射させた後、透過領域、ブレーズ部またはプリズム部から出射させ、空気のような媒質中を通過し、導光板入光面に入射させる上記手段は、光の入射、出射の際に光をロスしたり、屈折部材自体は発光面として使用できないためにバックライトユニットの有効発光面が小さくなったりするという問題が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、発光面の輝度の均一性を向上させるとともに、光のロスを少なくし、かつ有効発光面が大きいバックライトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のバックライトは、端面に位置し、光を入射させる入光面、入射された光を反射させる反射面、前記入光面に対して略直角に交わる稜線を有する複数のプリズム部が形成され、入射された光を前記プリズム部から出射させる出光面とを有する透光性の導光板と、前記入光面の長手方向に沿って複数配置され、前記導光板に光を入射させる点光源と
を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光面の輝度の均一性が高いとともに、光のロスが少なく、かつ有効発光面が大きいバックライトを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態のバックライトについて図面を参照して説明する。図１は本発明のバックライトの第１の実施の形態について説明するための断面図、図２は導光板と光源について説明するための斜視図である。
【００１３】
導光板１は、透光性を有する、例えばアクリルからなり、入光面１１、反射面１２〜１５、出光面１６からなる。入光面１１は、主として導光板１に光を入射させる面であり、導光板１の端面に位置している。
【００１４】
反射面１２〜１５は、主として導光板１に入光した光を反射する面であり、入光面１１と直交する平面が反射面１２、入光面１１と対向する平面が反射面１３、残りの端面がそれぞれ反射面１４、１５である。反射面１２には、光を出光面１６から出光させるための手段として、図示していないがドット印刷やブラスト加工や溝加工等の光拡散加工が施されている。これらが施された部分に光が入射すると、光の反射方向が変化するため、出光面１６から光を出射させることができる。この光拡散加工は、入光面１１側から反射面１３の方向に向かうにつれて、光拡散加工の数を増やしたり、大きくしたりすることで、出光面１６における入光面１１から奥に向かう方向の出光量を調節でき、バックライトの発光の均一さ、すなわち均斉度の高い発光を得られるようにしている。
【００１５】
出光面１６は、主として導光板１に入射した光を出射させる面であり、その面には、頂角が９０度の三角柱状のプリズム部１６１が複数、連設形成されており、さらにその尾根部分に相当する稜線が入光面１１と略直角に交わる関係となっている。ここで、「略直角に交わる」とは、入光面１１とプリズム部１６１の稜線とが９０度または９０度に対して数度程度の傾斜があっても、許容するということを意味する。これは９０度に対して多少の誤差があったとしても、本発明の効果を得ることができるためである。
【００１６】
導光板１の入光面１１の対向側には、表面に配線パターンが形成された細長い基板２が平行に配置され、基板２上の配線パターンには、例えば、表面実装型の白色発光ダイオードであるＬＥＤ３が、その長手方向に等間隔で複数配置されている。この基板２及び複数のＬＥＤ３と導光板１の入光面１１との間隔は、ＬＥＤ３からの光が効率よく入光面板１１に入射する程度に短く、かつ常に一定の間隔が維持されている。
【００１７】
ここで、導光板１の反射面１２〜１５、出光面１６には、バックライトとしての輝度上昇等を図るために、さまざまな光学シートが配設されている。反射面１２〜１５には、導光板１から外部に出射してしまった光を、再入射させ、光のロスを少なくするための高反射性を有する反射シート４が配設されている。
【００１８】
出光面１６には、光を拡散させて均一な面発光にするための拡散シート５が配設され、さらにその上には前方方向へ光を集光して輝度を高めるプリズムシート６が、その稜線が入光面１１の各プリズム部１６１の稜線と直交するように配設されている。
【００１９】
以上に説明した各構成部品は、図１のように、出光面１６側に光取り出し面が形成された筐体７によって包囲されている。
【００２０】
図３は、従来と本発明のバックライトの発光面の輝度について説明するための図であり、（ａ）は出光面が平面形状である従来のバックライト、（ｂ）は図２のように出光面に複数のプリズムが形成された本発明のバックライトである。
【００２１】
図３（ａ）及び（ｂ）のバックライトの実験時の仕様を説明する。（ａ）は、導光板は出光面の大きさが８インチ、厚さが３．６ｍｍの扁平矩形形状であり、ＬＥＤは指向角が１２０度で白色発光ダイオードを１５個使用している。さらに、（ｂ）では、出光面のプリズムが二等辺三角形で、その頂角が９０度、隣り合う稜線同士の距離が１００μｍである。
【００２２】
図３（ａ）では、入光面付近の出光面において、明らかな明暗の部分が発生している。これは、ＬＥＤ３から出射された光があまり広がらず、ＬＥＤ３の前方方向に偏って出光しているということが言える。対して、図３（ｂ）では、入光面付近において、僅かに明暗ができてはいるが、注意しないと発見できない程度である。
【００２３】
次に、本発明の作用を説明する。図４は、従来と本発明のバックライトの導光板の作用について説明するための図であり、（ａ）は出光面が平面形状である従来のバックライト、（ｂ）は図２のように出光面に複数のプリズム部が形成されている本発明のバックライトである。ここで、図４では、説明の便宜上、プリズム部１６１の直下にＬＥＤ３を配置し、導光板１の（反射）面１２側から光を入射させ、また、ＬＥＤ３側からの導光板１への入射の際は、光は屈折しないで入射すると仮定している。また、図中の一点鎖線Ｘ−Ｘ’は、面１２に対して垂直方向、かつ、ＬＥＤ３を通る線である。
【００２４】
図４（ａ）では、導光板１に入射し、出光面１６に至り、出光面１６に対して垂直に入射した入射光８１１は、出射光８１２のように屈折の影響を受けないで入射光８１１の延長線上に出射する。また、入光面１６に対して入射角が臨界角よりも小さい入射光８２１は、出射光８２２のように出光面１６から屈折して導光板１の外部に出射し、臨界角よりも大きい入射光８３１は、反射光８３２のように全反射をして、導光板１内に戻される。
【００２５】
すなわち、ＬＥＤ３からの光を、導光板１を介して、一点鎖線Ｘ−Ｘ’上の観測点Ｙから見た場合、出光面１６に対してほぼ垂直に入射した出射光８１２のみを見ることができる。
【００２６】
図４（ｂ）では、出光面１６に対してほぼ垂直に入射した入射光８４１は、出光面１６のプリズム部１６１の傾斜によって、臨界角よりも大きい入射角となってしまうために、出光面１６から出射しないで反射光８４２のように導光板１内に全反射する。ＬＥＤ３から広範囲に広がって出射した出射光８５１は、プリズム部１６１の面との角度が臨界角よりも小さくなるために、出射光８５２のように出光面１６から出射する。また、入射光８６２も臨界角よりも小さい角度で入射するため出射面１６から出射するが、入射の方向により、出射光８６２のように出射する。
【００２７】
すなわち、ＬＥＤ３からの光を、プリズム部１６１を有する導光板１を介して、一点鎖線Ｘ−Ｘ’上の観測点Ｚから見た場合、出光面１６に対して垂直に入射した入射光８４１を見ることができないため、実際に配置されているＬＥＤ３の位置に光源は見えない。観測点Ｚから見えるのは、入射光８６１の出射光８６２、および、その光についてＬＥＤ３と観測点Ｚとの直線に対して対称の入射光８７１による出射光８７２である。したがって、出射光８６２、８７２の延長線上、かつＬＥＤ３から出光面１６までの光路長分だけ離れた位置に配置されている擬似ＬＥＤ３’の位置から出射されているように見えるため、光が広がって見える。
【００２８】
結果、エッジライト式のバックライトにおいて、点光源と平面の出光面を有する導光板とを組み合わせると、導光板１の入光面１１付近の出光面１６において、ＬＥＤ３の前方方向に明部が、隣り合うＬＥＤ３同士の間付近に暗部が出現し、輝度ムラになってしまうが、本発明のように、点光源と稜線が入光面と直角に交わるプリズムが形成された出光面を有する導光板とを組み合わせると、出光面１６の輝度が均一化される効果を得ることができる。
【００２９】
この実施の形態では、導光板１の表面に、入光面１１に対して直角に交わる稜線を有する複数のプリズム部１６１を形成することにより、通常、点光源であるＬＥＤ３を光源として使用したことによって入光面１１付近の出光面１６に発生する輝度ムラを防止することができる。
【００３０】
また、出光面１６の形状のみを変形させて、入光面１１付近の輝度ムラを防止することができたので、出光面１６全体をバックライトの発光面として使用可能となるため、有効発光面を大きくとることができる。同時に、光のロスも少なくできるため、効率の良いバックライトを実現することができる。
【００３１】
さらに、プリズム部１６１は、上述の効果のほかに、前方方向の輝度を高める効果も兼ねているため、プリズムシートの枚数を減らすことができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態のバックライトについて説明するための斜視図である。この第２の実施の形態の各部について、第１の実施の形態のバックライトの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３３】
第２の実施の形態では、導光板１は、扁平矩形形状であり、入光面１１、反射面１２〜１５、出光面１６を有しており、出光面１６上には、複数のプリズム部９１を有するプリズムシート９が、その稜線が入光面１１に対して直角になるように配設されている。ここで、本実施の形態では、プリズム部９１の頂角が９０度、隣り合う稜線の距離が５０μｍのプリズムシート９を使用した。
【００３４】
この実施の形態では、出光面１６の上に、プリズム部９１の稜線が入光面１１に対して直角にプリズムシート９を配設することによって、第１の実施の形態のバックライトと同様に入光面１１付近の出光面１６の輝度ムラを防止することができるとともに、通常、プリズムシートを配設した場合に得られる正面輝度向上の効果も得ることができる。
【００３５】
また、第１の実施の形態のバックライトと同様に有効発光面を大きくとることができる。また、光のロスも少ないため、効率の良いバックライトを実現することができる。
【００３６】
さらに、第２の実施の形態では、出光面１６が平面である扁平矩形形状の導光板１にプリズムシート９を所定の方向で配設するだけで作成できるので、製造が容易である。
【００３７】
ここで、第２の実施の形態の効果は、プリズムシート９を導光板１の出光面１６上に、最初に配設することによって得ることができる効果である。すなわち、他の光学シートを配設したのち、プリズムシートの稜線が入光面１１に対して垂直に配置しても、本発明と同様の作用効果を得ることはできない。
【００３８】
なお、実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。
【００３９】
導光板１は、入光面１１から、反射面１３に向かうにつれて導光板の厚さが小さくなるくさび形状であってもいい。また、導光板１の入光面１１に対向する面も入光面とし、ＬＥＤ３の光を双方向から入射するバックライト方式としてもよい。その場合、一方の入光面に対向配置された複数のＬＥＤと、他方の入光面に対向配置された複数のＬＥＤとを千鳥状に配置することで、さらに出光面のムラが低減される。
【００４０】
プリズム部１６１（または、９１）は、入光面１１付近の出光面１６のみに形成されていてもよく、この場合も、入光面１１付近の輝度ムラを低減することができる。
【００４１】
また、プリズム部１６１（または、９１）は、図６（ａ）、（ｂ）のようにプリズムの山部、谷部の一方、または両方の形状が半円形に形成しても良い。この場合、プリズム部１６１が三角形状の場合と比較して、ＬＥＤ３の前方方向の光を強化することができる。したがって、出光面１６の輝度分布を調節することができる。また、図６（ｃ）、（ｄ）のように、プリズムの山部、谷部または両方の形状が台形の形状のものであっても、図６（ａ）の場合とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００４２】
さらに、プリズム部１６１または７１の頂角のプリズム角を、例えば、６０度〜１２０度の範囲で変更しても良い。
【００４３】
第２の実施の形態においては、プリズムシート９のプリズム部９１の頂角を、出光面１６側に向けて配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のバックライトの第１の実施の形態について説明するための断面図。
【図２】導光板と光源について説明するための斜視図。
【図３】従来と本発明のバックライトの発光面の輝度について説明するための図
【図４】従来と本発明のバックライトの導光板の作用について説明するための図。
【図５】本発明の第２の実施の形態のバックライトについて説明するための斜視図。
【図６】プリズム部の他の形状について説明するための図。
【符号の説明】
【００４５】
１  導光板
１１  入光面
１２〜１５  反射面
１６  出光面
１６１、９１  プリズム部
２  基板
３  ＬＥＤ
４  反射シート
５  拡散シート
６、９  プリズムシート
７  筐体
【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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