(57)【要約】【課題】バックライトあるいは照明装置として導光板に光源から導光した時にその発光面を輝度ムラがなく一様な輝度にすることができ、導光板の光制御パターン見えの問題も解消できる。【解決手段】本発明は、一面を反射面１２とし、この反射面に対向する他面を発光面１１とし、少なくとも一側面を光を導入する入光面１３とする導光板であって、反射面には光制御パターン１４が形成され、光制御パターンは、当該導光板内の光を反射散乱させるための独立した多数の単位パターン４０が不規則に、かつ、単位面積当たりのパターン密度が均一になる配置で形成されていることを特徴とする導光板である。【選択図】図２
2008084544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面を反射面とし、この反射面に対向する他面を発光面とし、前記反射面及び発光面に垂直な断面が長方形、台形若しくは楔形をし、少なくとも一側面を光を導入するための入光面とする導光板であって、
前記反射面には光制御パターンが形成され、
前記光制御パターンは、前記入光面から導光板内に入光した光を反射散乱させるための独立した多数の単位パターンが不揃いに、かつ、単位面積当たりのパターン密度が均一になる配置で形成されたものであることを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記光制御パターンは、前記反射面の並列配列若しくは千鳥配列の基準位置それぞれを中心に一定半径の規制範囲を設定し、各基準位置ごとに前記規制範囲内の任意の位置に前記単位パターンを形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記単位パターンは、ムーンカットパターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
【請求項４】
複数個の点光源と、
請求項１〜３のいずれかに記載の導光板であって、前記点光源からの光を前記入光面から導入し、前記反射面にて反射散乱させて前記発光面からその光を出射するように導光する導光板とを備えた照明装置。
【請求項５】
複数個の点光源と、
請求項１〜３のいずれかに記載の導光板であって、前記点光源からの光を前記入光面から導入し、前記反射面にて反射散乱させて前記発光面からその光を出射するように導光する導光板とを備えた液晶表示装置用バックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板、これを用いた照明装置及び液晶表示装置用バックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）あるいはＬＥＤのような光源を導光板の端面に近接対向するように配置するサイドライト型バックライトでは、その導光板として図１２に示すような導光板１Ａ、図１３に示すような導光板１Ｂを用いている。これらの導光板１Ａ，１Ｂでは、表面を発光面１Ａ１，１Ｂ１、裏面を反射面１Ａ２，１Ｂ２とし、一側面である入光面１Ａ３，１Ｂ３から導入した光を、反射面１Ａ２，１Ｂ２に形成された光制御パターン１Ａ４，１Ｂ４にて面全体に均一に拡散させながら発光面１Ａ１，１Ｂ１側に反射させ、輝度分布ができる限り均一な光にして発光面１Ａ１，１Ｂ１から出射するようにしている。
【０００３】
このような導光板１Ａ，１Ｂでは、光制御パターン１Ａ４，１Ｂ４を構成する個々の単位パターンとして、図４〜図９に示すような円柱形の凹部４１、円錐形の凹部４２、円錐台形の凹部４３、ムーンカット型凹部４４，４５、印刷ドット４６、さらにはマイクロリフレクタ、図１３に示したようなＶ溝等が採用される。そして、これらのいずれかの単位パターンを導光板の反射面の光制御パターンに採用する場合でも、従来では、単位パターンの配列を縦横に等間隔に配列する並列配列パターン、あるいは、図１２に示すようにある列とその隣の列とで単位パターンが互い違いなるように配列する千鳥配列パターンを採用している。
【０００４】
しかしながら、従来の導光板の場合、上述したように種々の形状の単位パターンを多数、規則的に等間隔に配列して光制御パターンを形成しているために次のような問題点があった。液晶表示装置の薄型化に対応してそのバックライトも薄型化の要求が強い。バックライトを薄型化するには、導光板の厚さも薄くする必要がある。導光板の厚さが薄くなると光制御パターンが発光面から見えやすくなり、光制御パターンが規則的である場合にはその傾向はさらに顕著になる。
【０００５】
この問題点を解決するものとして、特開２００２−２０３４１号公報（特許文献１）に記載されているように、Ｖ溝パターンのピッチ及び溝深さをランダムにすることができる。これによりサイドライトからの光の配光制御が容易である。しかしながら、サイドライトがＬＥＤのような点光源になると、光制御パターンを断続的に設けたり、溝深さを部分毎に変化させる加工を施したりすることは困難であり、結果的に、バックライトの発光面の輝度ムラをなくして一様な輝度にすることは困難であった。
【特許文献１】特開２００２−２０３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、バックライトあるいは照明装置として導光板に光源から導光した時にその発光面を輝度ムラがなく一様な輝度にすることができ、導光板の光制御パターン見えの問題も解消できる導光板、またそれを組み込んだ照明装置及び液晶表示装置用バックライト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】
【０００７】
本発明の１つの特徴は、一面を反射面とし、この反射面に対向する他面を発光面とし、前記反射面及び発光面に垂直な断面が長方形、台形若しくは楔形をし、少なくとも一側面を光を導入するための入光面とする導光板であって、前記反射面には光制御パターンが形成され、前記光制御パターンは、前記入光面から導光板内に入光した光を反射散乱させるための独立した多数の単位パターンが不揃いに、かつ、単位面積当たりのパターン密度が均一になる配置で形成された導光板である。
【０００８】
上記導光板において、前記光制御パターンは、前記反射面の並列配列若しくは千鳥配列の基準位置それぞれを中心に一定半径の規制範囲を設定し、各基準位置ごとに前記規制範囲内の任意の位置に前記単位パターンを形成したものとすることができる。
【０００９】
また、上記導光板においては、前記単位パターンは、ムーンカットパターンとすることができる。
【００１０】
本発明の別の特徴は、複数個の点光源と、上記いずれかの導光板であって、前記点光源からの光を前記入光面から導入し、前記反射面にて反射散乱させて前記発光面からその光を出射するように導光する導光板とを備えた照明装置である。
【００１１】
本発明のさらに別の特徴は、複数個の点光源と、上記いずれかの導光板であって、前記点光源からの光を前記入光面から導入し、前記反射面にて反射散乱させて前記発光面からその光を出射するように導光する導光板とを備えた液晶表示装置用バックライトユニットである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の導光板によれば、反射面に、当該導光板内の光を反射散乱させるための独立した多数の単位パターンを不規則に、かつ、単位面積当たりのパターン密度が均一になるように配置した光制御パターンを設けているので、バックライトあるいは照明装置として当該導光板に側方の点光源から導光した時に光制御パターンにて導光板内に一様に拡散しながら発光面側に反射させることができ、その発光面から輝度ムラなく一様な輝度で発光させることができ、また光制御パターン見えの問題も解消できる。
【００１３】
また、本発明の照明装置及び液晶表示装置用バックライトによれば、上記導光板を組み込んでいるので、発光面から輝度ムラのない一様な輝度の照明光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１５】
（第１の実施の形態）図１、図２は本発明の１つの実施の形態の導光板１を示している。この導光板１は、従来例と同様に透明材あるいは半透明材製で、長方形、台形あるいは楔形断面の平板体であり、表面側を発光面１１とし、底面側を反射面１２とし、点光源に近接対向する側面を入光面１３としている。
【００１６】
導光板１の発光面１１は平滑面である。導光板１の反射面１２には、光制御パターン１４が形成してある。この光制御パターン１４は、多数の単位パターン４０を不規則に、かつ、単位面積当たりの分布密度がほぼ均一になる配置で形成したものである。単位パターン４０の形状は、図４〜図９に示すもののいずれをも採用することができ、円柱形の凹部４１、円錐形の凹部４２、円錐台形の凹部４３、ムーンカットパターン４４，４５、印刷ドット４６等を採用できる。
【００１７】
光制御パターン１４は、導光板１の反射面１２に例えばエンボス加工、エンドミル切削加工その他の方法で上記単位パターンを所定の配列、配置に形成することで構成されている。図４〜図６それぞれに示した円柱形の凹部４１、円錐形の凹部４２、あるいは円錐台形の凹部４３にあっては、その点光源１に向かう面（各図で斜線を施した部分）が反射面となり、導光板１の入光面１３から入光した光を散乱させ、その一部を発光面１１から出光させる。例えば、円柱形の凹部４１の場合、その径はφ０．２ｍｍ、深さは０．０６ｍｍ程度である。この光制御パターン１４はまた、図７、図８に示したムーンカットパターン４４，４５にすることもできる。
【００１８】
本実施の形態では、図７に示すムーンカットパターン４４を採用している。このムーンカットパターン４４とは、光源方向には平坦斜面４４１を有し、光源方向と反対方向には湾曲面４４２を有している。光源から導光板１の入光面１３を通して入光し、導光板１中を伝播した光は平坦斜面４４１に当たると光路が変化し、導光板１の発光面１１から出射する。ムーンカットパターン４４は、例えば、エンドミルを高速回転状態で、導光板１の反射面１２にその法線方向に対してエンドミル軸方向を所定角度だけ角度を付けて斜めに切削し、エンドミルの半径以内の深さまで挿入することによって形成することができる。このムーンカットパターン４４の場合、光源方向に平坦斜面４４１を向けることで光源からの光を正反射させるため、配光制御が容易であり、かつ、主に全反射を利用して発光面１１に光を導くため、光のロスが少ない特長がある。また、ムーンカットパターン４４は独立パターンであるため、ＬＥＤのような点光源に対しても、パターン形状を個々に調整することで発光面から輝度ムラなく一様な輝度分布で発光させることができる。
【００１９】
単位パターン４０の配列は次の原理に基づいている。通常、光制御パターン１４をＮＣ加工で形成する場合、切削位置を縦・横・斜め方向のいずれかに規則性を持たせて整列配置にするのが一般的である。ところが、規則性のある整列配置にすれば、この導光板１を組み込んだバックライトにおいて、導光板１の発光面１１に光制御パターン１４の規則性が観測され、パターン見えが発生してしまう。これは、「導光板の厚さが薄い」、「単位パターンが大きい」あるいは「単位パターン間の間隔が広い」のいずれかの場合に発生しやすい。これを防ぐために、導光板１の厚さを厚くすることは近年のバックライトの薄型化の流れから採用できないが、残る２つの方法、「単位パターンを小さくする」あるいは「単位パターン間の間隔を狭くする」ことで対応することができる。しかしながら、パターンを小さくするためには加工精度が要求され、他方、パターン間隔を狭くすると加工点数が増加して加工に時間がかかるようになる。
【００２０】
そこで、本実施の形態では、「導光板の厚さが薄い」、「単位パターンが大きい」あるいは「単位パターン間の間隔が広い」のいずれの場合でもパターン見えがないようにするために、光制御パターン１４のおける単位パターン４０の配列を不規則にし、しかも、単位パターンの分布密度は反射面１２のどこでも同じにすることで解決を図っている。単位パターン４０がムーンカットパターン４４である場合の加工方法を次に説明する。
【００２１】
図３に示すように、導光板１の反射面１２のほぼ全面に規則的な並列配列あるいは千鳥配列に加工基準点５１を決め、各加工基準点５１を中心に一定の半径の円５２を設定し、各円５２内の任意の点を中心に切削加工を行うことで、単位パターン４０の配列を不規則にし、しかも、単位パターンの分布密度を反射面１２のどこでも同じにする。
【００２２】
例示すれば、光制御パターン１４の加工基準点の配列を千鳥配列とし、図３に示す状態で縦Ｍｍｍ、横Ｎｍｍピッチの千鳥配列とする場合、加工基準点５１に対して、半径ｒ＝（Ｍ２＋Ｎ２）１／２／４の円５２を仮想的に設定し、この円内のいずれかの位置をランダムに選択し、その位置を軸心としてエンドミル加工をする。円５２内のいずれの位置を加工中心とするかは、円内の点を乱数により非確率的に決定したり、円５２の中心からの距離に対して関数的に重み付けをして乱数を発生させてもよい。いまＭ＝０．５ｍｍ、Ｎ＝０．５ｍｍの千鳥配列とした場合、加工基準点５１に対して半径０．１７７ｍｍの円内を切削の中心点として円５２内のいずれかの点をランダムに選択して切削する。
【００２３】
また、光制御パターン１４の加工基準点５１の配列を、縦Ｍｍｍ、横Ｎｍｍピッチの並列配列とした場合、各加工基準点に対して、半径ｒ＝Ｍ１／２／２（Ｍ＜Ｎ）、またはｒ＝Ｎ１／２／２（Ｍ＞Ｎ）の円５２を仮想的に設定し、この円内のいずれかの位置をランダムに選択し、その位置を軸心としてエンドミル加工をすることができる。
【００２４】
このようにして多数個のムーンカットパターン４４を切削することで光制御パターン１４を反射面１２に形成すれば、結果として、単位パターン４０としてのムーンカットパターン４４の配列を縦横、斜めのいずれの方向でも不揃いにし、しかも、単位パターンの分布密度を導光板１の反射面１２のどこでも同じにすることができ、この導光板１の発光面１１から一様な輝度分布の光を出射させることができ、かつ、発光面１１からの光制御パターンの見えをなくすことができる。
【００２５】
（第２の実施の形態）図１０、図１１を用いて、本発明の第２の実施の形態としての液晶表示装置用バックライトユニット２を示している。本実施の形態のバックライトユニット２は、第１の実施の形態の導光板１をフレーム３内に組み込み、細長いＬＥＤ光源４を導光板１の入光面１３に近接対向するようにしてフレーム３内に組み込み、フレーム３の上面開口部に発光面１１から出射する光を拡散させ、また集光するための光学シート群５を設置した構成である。
【００２６】
本実施の形態のバックライトユニット２では、上述したように反射面１２に形成した光制御パターン１４を構成する多数の単位パターン４０の配列を縦横、斜めのいずれの方向でも不揃いにし、しかも、単位パターンの分布密度を反射面１２のどこでも同じにした導光板１を採用していて、この導光板１の発光面１１から一様な輝度分布の光を出射させることができるので、液晶表示装置を背面から照らすのにその全面を輝度ムラなく照らすことができ、輝度ムラのない表示が可能な液晶表示装置を実現できる。
【００２７】
尚、第２の実施の形態の液晶表示装置用バックライトユニット２は、これ単体で平面形照明装置として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の導光板の平面図。
【図２】上記実施の形態の導光板の底面図。
【図３】上記実施の形態の導光板において、光制御パターンの形成方法を示す説明図。
【図４】上記実施の形態の導光板において、光制御パターンに採用できる単位パターンとしての円柱形の凹部の説明図。
【図５】上記実施の形態の導光板において、光制御パターンに採用できる単位パターンとしての円錐形の凹部の説明図。
【図６】上記実施の形態の導光板において、光制御パターンに採用できる単位パターンとしての円錐台形の凹部の説明図。
【図７】上記実施の形態の導光板において、光制御パターンに採用できる単位パターンとしてのムーンカットパターンの説明図。
【図８】上記実施の形態の導光板において、光制御パターンに採用できる単位パターンとしての別のムーンカットパターンの説明図。
【図９】上記実施の形態の導光板において、光制御パターンに採用できる単位パターンとしての印刷ドットの説明図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置用バックライトユニットの断面図。
【図１１】上記第２の実施の形態の液晶表示装置用バックライトユニットの平面図。
【図１２】従来例の導光板の説明図。
【図１３】別の従来例の導光板の説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１  導光板
２  バックライトユニット
３  フレーム
４  ＬＥＤ光源
５  光学シート群
１１  発光面
１２  反射面
１３  入光面
１４  光制御パターン
４０  単位パターン
４４  ムーンカットパターン
５１  加工基準点
５２  円
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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