(57)【要約】【課題】本発明は、光損失を小さくすることができる導光板及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】導光板２２は、端面２８から入射した光を内部で反射させて表面３０から面発光させる導光板２２である。表面３０とは反対側の裏面３２には凹凸が形成される。凹凸は、端面２８から内部に向かう方向である第１方向Ｄ１に沿って第１尾根３８がそれぞれ続く複数の第１山脈形状３４と、第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に沿って第２尾根４２がそれぞれ続く複数の第２山脈形状３６と、を組み合わせた形状によって形成される。それぞれの第１山脈形状３４は、第１尾根３８を挟む一対の第１側面４０を有する。それぞれの第２山脈形状３６は、第２尾根４２を挟む一対の第２側面４４，４５を有する。【選択図】図２
2011181364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面から入射した光を内部で反射させて表面から面発光させる導光板であって、
前記表面とは反対側の裏面には凹凸が形成され、
前記凹凸は、前記端面から前記内部に向かう方向である第１方向に沿って第１尾根がそれぞれ続く複数の第１山脈形状と、前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２尾根がそれぞれ続く複数の第２山脈形状と、を組み合わせた形状によって形成され、
それぞれの前記第１山脈形状は、前記第１尾根を挟む一対の第１側面を有し、
それぞれの前記第２山脈形状は、前記第２尾根を挟む一対の第２側面を有することを特徴とする導光板。
【請求項２】
請求項１に記載された導光板において、
前記一対の第１側面は、前記第１尾根を挟んで対称の形状であることを特徴とする導光板。
【請求項３】
請求項１に記載された導光板において、
前記一対の第２側面は、前記第２尾根を挟んで非対称の形状であることを特徴とする導光板。
【請求項４】
請求項３に記載された導光板において、
一方の前記第２側面は、他方の前記第２側面よりも、麓から前記第２尾根までの長さが長いことを特徴とする導光板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された導光板において、
前記一対の第１側面はそれぞれ平坦面であり、
前記一対の第１側面の間の角度は、前記第１尾根の内部側で、８０°以上１３０°以下であることを特徴とする導光板。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載された導光板において、
前記一対の第１側面はそれぞれ凸曲面であることを特徴とする導光板。
【請求項７】
請求項６に記載された導光板において、
前記複数の第１山脈形状の高さは、前記複数の第２山脈形状よりも高く、
それぞれの前記第２側面が、前記複数の第１山脈形状によって複数に分割されていることを特徴とする導光板。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載された導光板と、
前記導光板の前記端面に対向するように配置された光源と、
前記導光板の前記表面側に配置された液晶表示パネルと、
前記導光板と前記液晶表示パネルの間に配置された偏光板と、
を有し、
前記偏光板は、前記導光板の前記表面の法線を含む面内で電場が振動している直線偏光であるＰ偏光を通し、Ｓ偏光を通さないことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイドライト方式又はエッジライト方式のバックライトを備える液晶表示装置では、導光板の端面に入射した光が、導光板の内部を進行し、その裏面側の界面で反射して表面から出射するようになっている（特許文献１参照）。また、導光板から面発光した光は、特定の振動方向の偏光（直線偏光又は平面偏光）のみを通す偏光板を通って液晶表示パネルに入る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７６５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導光板の内部を進行する光には、出射するときに出射面側の界面で反射して内部に残る成分があり、光損失の原因となっていた。また、偏光板を通らない光は、導光板から出射しても偏光板に吸収されるため、これも光損失の原因となっていた。
【０００５】
本発明は、光損失を小さくすることができる導光板及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る導光板は、端面から入射した光を内部で反射させて表面から面発光させる導光板であって、前記表面とは反対側の裏面には凹凸が形成され、前記凹凸は、前記端面から前記内部に向かう方向である第１方向に沿って第１尾根がそれぞれ続く複数の第１山脈形状と、前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２尾根がそれぞれ続く複数の第２山脈形状と、を組み合わせた形状によって形成され、それぞれの前記第１山脈形状は、前記第１尾根を挟む一対の第１側面を有し、それぞれの前記第２山脈形状は、前記第２尾根を挟む一対の第２側面を有することを特徴とする。本発明によれば、裏面に第１山脈形状を形成することで導光板の表面から出射する光のＰ偏光が増加することが発明者の実験により明らかになった。Ｐ偏光はＳ偏光よりも反射率が低いので、導光板の表面側の界面で反射して内部に残る成分が少ないため、光損失を小さくすることができる。
【０００７】
（２）（１）に記載された導光板において、前記一対の第１側面は、前記第１尾根を挟んで対称の形状であることを特徴としてもよい。
【０００８】
（３）（１）に記載された導光板において、前記一対の第２側面は、前記第２尾根を挟んで非対称の形状であることを特徴としてもよい。
【０００９】
（４）（３）に記載された導光板において、一方の前記第２側面は、他方の前記第２側面よりも、麓から前記第２尾根までの長さが長いことを特徴としてもよい。
【００１０】
（５）（１）から（４）のいずれか１項に記載された導光板において、前記一対の第１側面はそれぞれ平坦面であり、前記一対の第１側面の間の角度は、前記第１尾根の内部側で、８０°以上１３０°以下であることを特徴としてもよい。
【００１１】
（６）（１）から（４）のいずれか１項に記載された導光板において、前記一対の第１側面はそれぞれ凸曲面であることを特徴としてもよい。
【００１２】
（７）（６）に記載された導光板において、前記複数の第１山脈形状の高さは、前記複数の第２山脈形状よりも高く、それぞれの前記第２側面が、前記複数の第１山脈形状によって複数に分割されていることを特徴としてもよい。
【００１３】
（８）本発明に係る液晶表示装置は、（１）から（７）のいずれか１項に記載された導光板と、前記導光板の前記端面に対向するように配置された光源と、前記導光板の前記表面側に配置された液晶表示パネルと、前記導光板と前記液晶表示パネルの間に配置された偏光板と、を有し、前記偏光板は、前記導光板の前記表面の法線を含む面内で電場が振動している直線偏光であるＰ偏光を通し、Ｓ偏光を通さないことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す分解図である。
【図２】導光板の斜視図である。
【図３】図２に示す導光板の平面図である。
【図４】図３に示す導光板の側面図である。
【図５】図３に示す導光板のV−V線断面図である。
【図６】導光板についての実験結果を示す図である。
【図７】比較実験の結果を示す図である。
【図８】本実施形態に係る導光板の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す分解図である。
【００１６】
液晶表示装置は、液晶表示パネル１０を有する。液晶表示パネル１０は、ガラス等からなる一対の基板１２，１４とその間に挟まれた図示しない液晶を含む。液晶表示パネル１０は、一対の基板１２，１４の外側にそれぞれ偏光板１６，１８を有する。
【００１７】
液晶表示装置は、光源２０を有する。光源２０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの点光源又は線光源であり、導光板２２によって面光源に変換される。液晶表示装置は、光学シート２４を有する。光学シート２４は、液晶表示パネル１０と導光板２２の間に配置されている。導光板２２の、光学シート２４（又は液晶表示パネル１０）とは反対側には反射シート２６が配置されている。
【００１８】
液晶表示装置は、導光板２２を有する。導光板２２は、光源２０に対向する端面２８を有する。端面２８は、光の入射面である。導光板２２は、光を出射する表面３０を有し、表面３０側に、液晶表示パネル１０が配置されている。導光板２２と液晶表示パネル１０の間に、一方の偏光板１６が位置している。
【００１９】
図２は、導光板２２の斜視図である。図３は、導光板２２の平面図である。図４は、図３に示す導光板２２の側面図である。図５は、図３に示す導光板のV−V線断面図である。
【００２０】
導光板２２は、端面２８から入射した光を内部（裏面３２）で反射させて表面３０から面発光させるようになっている。表面３０とは反対側の裏面３２には凹凸が形成されている。凹凸は、複数の第１山脈形状３４と複数の第２山脈形状３６を組み合わせた形状によって形成されている。第１山脈形状３４及び第２山脈形状３６は、それぞれ、プリズムの形状になっている。
【００２１】
複数の第１山脈形状３４は、端面２８から内部に向かう方向である第１方向Ｄ１に沿って第１尾根３８がそれぞれ続く。それぞれの第１山脈形状３４は、第１尾根３８を挟む一対の第１側面４０を有する。一対の第１側面４０は、第１尾根３８を挟んで対称の形状である。一対の第１側面４０はそれぞれ平坦面である。一対の第１側面４０の間の角度は、第１尾根３８の内部側で、８０°以上１３０°以下である。
【００２２】
複数の第２山脈形状３６は、第１方向Ｄ１に交差（例えば直交）する第２方向Ｄ２に沿って第２尾根４２がそれぞれ続く。それぞれの第２山脈形状３６は、第２尾根４２を挟む一対の第２側面４４，４５を有する。それぞれの第２側面４４，４５が、複数の第１山脈形状３４によって複数に分割されている。
【００２３】
一対の第２側面４４，４５は、第２尾根４２を挟んで非対称の形状である。一方（端面２８とは反対側）の第２側面４５は、他方（端面２８側）の第２側面４４よりも、麓から第２尾根４２までの長さが長い。言い換えると、端面２８側の第２側面４４は、端面２８とは反対側の第２側面４５よりも、立ち上がり角度が急になっている。第１山脈形状３４の高さが第２山脈形状３６よりも高くなっているが、その逆であってもよい。
【００２４】
次に、導光板２２の内部を進行する光について説明するが、その前に、一般的な光の特性を説明する。光は、進行方向に垂直に振動する電磁波である。光のうち、直線偏光又は平面偏光は、面に反射するときに、反射面との関係でＰ偏光とＳ偏光に分けられる。詳しくは、反射面の法線と光の進行方向を含む面（あるいは、入射光及び反射光の進行方向を含む面）内で電場が振動している直線偏光がＰ偏光である。これに対して、反射面の法線と光の進行方向を含む面に対して垂直な面（あるいは、入射光及び反射光の進行方向を含む面に対して垂直な面）内で電場が振動している直線偏光がＳ偏光である。Ｐ偏光とＳ偏光を比較すると、Ｓ偏光がＰ偏光よりも反射率が大きいという性質がある。
【００２５】
したがって、Ｓ偏光は、導光板２２の内部から出射するときに、表面３０の内部側で反射して内部に残り易い。つまり、Ｓ偏光は損失が大きい。
【００２６】
本実施形態では、第１山脈形状３４を形成してあるので、Ｓ偏光が、一対の第１側面４０を界面として内部に反射するときにＰ偏光に変換される。一方の第１側面４０で反射し、続いて他方の第１側面４０で反射するため、光は２回反射する。こうして、Ｓ偏光がＰ偏光に変換されるので、導光板２２の表面３０から出射する光は、Ｐ偏光の比率が高くなる。
【００２７】
本発明の発明者は、本実施形態に係る導光板２２の特性を測定する実験を行った。図６は、導光板２２についての実験結果を示す図である。この実験では、導光板２２にＳ偏光を入射したときに、出射されるＰ偏光の比率を測定した。また、一対の第１側面４０の間の角度を変えて測定を行い、その角度を横軸に示した。縦軸は、Ｐ偏光の比率を表している。実験結果から、一対の第１側面４０の間の角度が９０°〜１３０°の間では、ほぼすべての出射光がＰ偏光であることが分かった。すなわち、Ｓ偏光のほぼすべてがＰ偏光に変換されたことが分かった。
【００２８】
また、本実施形態に係る導光板２２と従来の導光板２２との比較実験を行った。図７は、比較実験の結果を示す図である。この実験では、導光板２２に自然光を入射し、導光板２２の表面３０から出射する光のうちＰ偏光が占める割合を測定した。なお、本実施形態として使用した導光板２２の一対の第１側面４０の間の角度は１３０°である。横軸の角度は、導光板２２の表面３０の法線と出射光の方向とのなす角度で、マイナスの角度は、導光板２２の端面２８から内部への進行方向に対して戻る方向であることを意味している。従来例として使用した導光板（図示せず）は、本実施形態に係る導光板２２から第１山脈形状３４をなくすが第２山脈形状３６を残した形状のものであり、それぞれの第２山脈形状３６を分割せずに連続させた形状のものである。
【００２９】
実験結果から、本実施形態に係る導光板２２の方が、従来の導光板よりもＰ偏光の比率が大きいことが分かった。また、導光板２２から出射して光学シート２４を通過した光を測定しても同様の結果が出た。
【００３０】
本実施形態によれば、第１山脈形状３４を形成することで導光板２２の表面３０から出射する光のＰ偏光が増加することが発明者の実験により明らかになった。Ｐ偏光はＳ偏光よりも反射率が低いので、導光板２２の表面３０側の界面で反射して内部に残る成分が少ないため、光損失を小さくすることができる。
【００３１】
導光板２２が上述したように構成されているので、導光板２２から出射した光が入る偏光板１６（図１参照）は、Ｐ偏光が通るように設定されている。Ｓ偏光は、損失が大きいとは言うものの導光板２２から出射する成分もあるが、偏光板１６に吸収されることになる。つまり、偏光板１６は、導光板２２の表面３０の法線を含む面内で電場が振動している直線偏光であるＰ偏光を通し、Ｓ偏光を通さない。しかし、本実施形態に係る導光板２２によれば、Ｐ偏光の比率が大きく、Ｓ偏光の比率が小さいので、この導光板２２を使用した液晶表示装置は光損失が少なくなっている。
【００３２】
図８は、本実施形態に係る導光板の変形例を示す斜視図である。この例では、第１山脈形状１３４の一対の第１側面１４０はそれぞれ凸曲面である。例えば、第１山脈形状１３４の第１尾根１３８の延びる方向に垂直な断面において、一対の第１側面１４０は曲線を描くようになっている。その他の構造は、上述した実施形態の内容が該当する。
【００３３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  液晶表示パネル、１２  基板、１４  基板、１６  偏光板、１８  偏光板、２０  光源、２２  導光板、２４  光学シート、２６  反射シート、２８  端面、３０  表面、３２  裏面、３４  第１山脈形状、３６  第２山脈形状、３８  第１尾根、４０  第１側面、４２  第２尾根、４４  第２側面、４５  第２側面、１３４  第１山脈形状、１３８  第１尾根、１４０  第１側面。
【図１】
2011181364.tif 000003
【図２】
2011181364.tif 000004
【図３】
2011181364.tif 000005
【図４】
2011181364.tif 000006
【図５】
2011181364.tif 000007
【図６】
2011181364.tif 000008
【図７】
2011181364.tif 000009
【図８】
2011181364.tif 000010