(57)【要約】【課題】従来のものより高輝度で均一な照明が得られる導光板を提供するとともに、バックライトユニットの部品点数を減らし、その製造コストの低減を図る。【解決手段】熱可塑性樹脂板から形成され、一次光源からの光が入射する光入射端面２と、光入射端面から内部に導入された光が外部に出射する表側の光出射面３と、光出射面の反対側の裏面４を備える。光出射面には、不規則に配置された同一形状の凹部５からなる凹部パターン６または不規則に配置された同一形状の凸部からなる凸部パターンが設けられ、裏面には、プリズムパターン９が設けられる。【選択図】図１
0003108745.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、熱可塑性樹脂の板から形成され、一次光源からの光が入射する光入射端面と、前記光入射端面から内部に導入された光が外部に出射する表側の光出射面と、前記光出射面の反対側の裏面とを備え、前記光出射面には、不規則に配置された同一形状の凹部からなる凹部パターンまたは不規則に配置された同一形状の凸部からなる凸部パターンが設けられ、前記裏面にはプリズムパターンが設けられ、前記プリズムパターンは、前記光入射端面に対して垂直にのびるＶ字状断面の谷および山がそれらの幅方向に交互に連続して配置されたものからなっていることを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記光出射面上に設けられた前記凹部パターンの凹部は、その開口が細長い形状をなし、その長手方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分と、前記傾斜部分のそれぞれに接続し、前記光出射面に平行にのびる平坦部分とからなり、短手方向の断面を見たとき、両端縁から内向きに凸状に湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記凹部は、その開口の長手方向の長さが１００〜３００μｍであり、短手方向の長さが２０〜６０μｍであり、深さが５〜３０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の導光板。
【請求項４】
前記出射面上に設けられた前記凹部パターンの凹部は、実質上逆円錐台形状を有し、その直径方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分と、前記傾斜部分のそれぞれに接続し、前記光出射面に平行にのびる平坦部分とからなっていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項５】
前記凹部は、その開口の直径方向の長さが５０〜２００μｍであり、底面の直径方向の長さが１０〜４０μｍであり、深さが５〜２０μｍであることを特徴とする請求項４に記載の導光板。
【請求項６】
前記出射面上に設けられた前記凸部パターンの凸部は、実質上円錐台形状を有し、その直径方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分と、前記傾斜部分のそれぞれに接続し、前記光出射面に平行にのびる平坦部分とからなっていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項７】
前記凸部は、その底縁の直径方向の長さが５０〜２００μmであり、上端面の直径方向の長さが１０〜４０μｍであり、高さが５〜２０μｍであることを特徴とする請求項６に記載の導光板。
【請求項８】
前記一次光源は、前記光入射端面に対向配置された冷陰極蛍光ランプからなり、前記パターンの単位面積当たりの前記凹部および前記凸部の密度が、前記光出射面における前記冷陰極蛍光ランプのソケット部分に対応する隅角領域では、前記光出射面における前記隅角領域以外の領域より高くなっていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の導光板。
【請求項９】
前記プリズムパターンを形成するＶ字状断面の山および谷は、その頂角が９０〜１２０°であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の導光板。
【請求項１０】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の導光板を用いた液晶ディスプレイのバックライトユニットであって、
前記導光板と、
前記導光板の光入射端面に対向して配置された少なくとも１本の冷陰極蛍光ランプと、
前記導光板の裏面に対向して配置された反射シートと、
前記導光板の光出射面に対向して配置された少なくとも１枚の第１の拡散シートと、
前記第１の拡散シートの外側に対向して配置されたプリズムシートと、
前記プリズムシートの外側に対向して配置された少なくとも１枚の第２の拡散シートと、を備え、
前記プリズムシートは、前記第１の拡散シートに対向する面にプリズムパターンを備え、前記プリズムパターンは、前記導光板の前記プリズムパターンのＶ字状断面の山および谷に対して垂直にのびるＶ字状断面の谷および山がそれらの幅方向に交互に連続して配置されたものからなっていることを特徴とするバックライトユニット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、液晶ユニットとバックライトユニットから構成されている。液晶ユニットは、液晶セルによって透過光の光量変調を行うものでそれ自体は発光せず、よって、バックライトユニットがＬＣＤにおいて映像を表示するための光源として機能する。
バックライトユニットは、アクリル樹脂等の矩形板からなる導光板を有している。導光板は、その少なくとも１つの端面が光入射端面として形成されており、また、光入射端面から内部に導入された光が外部に出射する表側の光出射面と、光出射面の反対側の裏面とを備えている。そして、冷陰極蛍光ランプ等の線状または棒状の一次光源が入射端面に対向配置され、一次光源から発せられた光が、光入射端面から導光板の内部に導入され、導光板の内部を伝播した後、光出射面から出射されるようになっている。
【０００３】
このように、バックライトユニットの機能は、液晶ユニットの全面に対して光を供給することであり、よって、従来技術においては、高輝度で均一な照明が得られるバックライトユニットが求められている。これに伴い、一次光源から光入射端面より内部に入射した光を、より効率的にかつ均一に外部へ出射させることができる導光板が求められている。
【０００４】
また、バックライトユニットは、一般に、一次光源、導光板、反射シート、プリズムシートや拡散シートから構成されるが、ＬＣＤの小型化および消費電力の低減化の要請から、バックライトユニットの部品点数を低減することが求められている。
【０００５】
したがって、これまでに、種々の構成の導光板が提案されている。例えば、光出射面にシルクドット印刷がなされた導光板や、光出射面が粗面化され、かつ裏面にプリズムパターンが設けられた導光板等が従来より存在する。しかしながら、前者においては、高い輝度が得られにくく、また、バックライトユニットを構成する部品点数が多くなるという問題を生じており、また、後者においては、バックライトユニットの部品点数は低減されるものの、高い輝度が得られにくいという問題を生じていた。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本考案の課題は、従来のものより高輝度で均一な照明が得られる導光板を提供するとともに、バックライトユニットの部品点数を減らし、その製造コストの低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本考案は、液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用される導光板であって、熱可塑性樹脂の板から形成され、一次光源からの光が入射する光入射端面と、前記光入射端面から内部に導入された光が外部に出射する表側の光出射面と、前記光出射面の反対側の裏面とを備え、前記光出射面には、不規則に配置された同一形状の凹部からなる凹部パターンまたは不規則に配置された同一形状の凸部からなる凸部パターンが設けられ、前記裏面には、プリズムパターンが設けられ、前記プリズムパターンは、前記光入射端面に対して垂直にのびるＶ字状断面の谷および山がそれらの幅方向に交互に連続して配置されたものからなっていることを特徴とする導光板を構成したものである。
【０００８】
上記構成において、好ましくは、前記光出射面上に設けられた前記凹部パターンの凹部は、その開口が細長い形状をなし、その長手方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分と、前記傾斜部分のそれぞれに接続し、前記光出射面に平行にのびる平坦部分とからなり、短手方向の断面を見たとき、両端縁から内向きに凸状に湾曲しており、さらに好ましくは、前記凹部は、その開口の長手方向の長さが１００〜３００μｍであり、短手方向の長さが２０〜６０μｍであり、深さが５〜３０μｍであるように形成される。
【０００９】
また好ましくは、前記出射面上に設けられた前記凹部パターンの凹部は、実質上逆円錐台形状を有し、その直径方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分と、前記傾斜部分のそれぞれに接続し、前記光出射面に平行にのびる平坦部分とからなっており、さらに好ましくは、前記凹部は、その開口の直径方向の長さが５０〜２００μｍであり、底面の直径方向の長さが１０〜４０μｍであり、深さが５〜２０μｍであるように形成される。
【００１０】
また好ましくは、前記出射面上に設けられた前記凸部パターンの凸部は、実質上円錐台形状を有し、その直径方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分と、前記傾斜部分のそれぞれに接続し、前記光出射面に平行にのびる平坦部分とからなっており、さらに好ましくは、前記凸部は、その底縁の直径方向の長さが５０〜２００μmであり、上端面の直径方向の長さが１０〜４０μｍであり、高さが５〜２０μｍであるように形成される。
【００１１】
また、前記一次光源は、前記光入射端面に対向配置された冷陰極蛍光ランプからなり、前記パターンの単位面積当たりの前記凹部および前記凸部の密度が、前記光出射面における前記冷陰極蛍光ランプのソケット部分に対応する隅角領域では、前記光出射面における前記隅角領域以外の領域より高くなっていることが好ましく、あるいは、前記プリズムパターンを形成するＶ字状断面の山および谷は、その頂角が９０〜１２０°であることが好ましい。
【００１２】
上記課題を解決するため、本考案は、前記導光板を用いた液晶ディスプレイのバックライトユニットであって、前記導光板と、前記導光板の光入射端面に対向して配置された少なくとも１本の冷陰極蛍光ランプと、前記導光板の裏面に対向して配置された反射シートと、前記導光板の光出射面に対向して配置された少なくとも１枚の第１の拡散シートと、前記第１の拡散シートの外側に対向して配置されたプリズムシートと、前記プリズムシートの外側に対向して配置された少なくとも１枚の第２の拡散シートと、を備え、前記プリズムシートは、前記第１の拡散シートに対向する面にプリズムパターンを備え、前記プリズムパターンは、前記導光板の前記プリズムパターンのＶ字状断面の山および谷に対して垂直にのびるＶ字状断面の谷および山がそれらの幅方向に交互に連続して配置されたものからなっていることを特徴とするバックライトユニットを構成したものである。
【考案の効果】
【００１３】
本考案によれば、導光板の表側の光出射面上に不規則に配置された同一形状の凹部からなる凹部パターンまたは不規則に配置された同一形状の凸部からなる凸部パターン、またはこれらのパターンの組み合わせを設け、裏面にはプリズムパターンを設けたことにより、光出射面から外部に照射される光量は、従来の導光板の場合より格段に増加し、しかも、光出射面からの照射光は均一なものとなる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本考案の好ましい実施例について説明する。図１は、本考案の１実施例による導光板の斜視図である。図１を参照して、本考案によれば、導光板１は、熱可塑性樹脂の矩形状の板から形成されており、一次光源からの光が入射する光入射端面２と、光入射端面２から内部に導入された光が外部に出射する表側の光出射面３と、光出射面３の反対側の裏面４とを備えている。
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の、従来の導光板の材料である公知の樹脂が用いられ得る。
【００１５】
光入射端面２は、導光板１の１つの端面または、互いに対向する一対の端面からなっており、この実施例では、導光板１の互いに対向する一対の端面２からなっている。なお、光入射端面２が導光板１の１つの端面からなっている場合には、導光板１は、光入射端面２からこれに対向する端面に向かってその厚さが次第に現象する楔状に形成されることが好ましい。
【００１６】
導光板１の光出射面３には、不規則に配置された凹部５からなる凹部パターン６が設けられる。
図２は、図１の凹部パターンの構成を説明する図であり、（Ａ）は、凹部パターンが設けられた光出射面の全体を示す平面図であり、（Ｂ）は、凹部パターンを構成する凹部の平面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）のＹ−Ｙ線に沿った断面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
図２を参照して、凹部パターン６を構成する凹部５は、この実施例では、その開口が細長い形状をなしていて（図２（Ｂ）参照）、その長手方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分５ａ、５ｂと、傾斜部分５ａ、５ｂのそれぞれに接続し、光出射面３に平行にのびる平坦部分５ｃとからなり（図２（Ｃ）参照）、短手方向の断面を見たとき、両端縁から内向きに凸状に湾曲している（図２（Ｄ）の湾曲部分５ｄ参照）。
この場合、凹部５は、その開口の長手方向の長さＬが１００〜３００μｍであり、短手方向の長さＷが２０〜６０μｍであり、深さＤが５〜３０μｍであることが好ましい。
【００１７】
一次光源が冷陰極蛍光ランプからなっている場合には、凹部パターン６の単位面積当たりの凹部５の密度が、光出射面３における冷陰極蛍光ランプのソケット部分に対応する隅角領域では、光出射面３における隅角領域以外の領域より高くなっていることが好ましい。
【００１８】
再び図１を参照して、導光板１の裏面４には、プリズムパターン９が設けられる。プリズムパターン９は、光入射端面２に対して垂直にのびるＶ字状断面の谷８および山７がそれらの幅方向に交互に連続して配置されたものからなっている。プリズムパターン９を形成するＶ字状断面の山７および谷８は、その頂角が９０〜１２０°、特に９０°であることが好ましい。
【００１９】
この構成において、光入射端面２から導光板１の内部に導入された一次光源の光は、プリズムパターン９によって導光板１の全体に均一に導光し、また、凹部５、特にその傾斜した内壁面によって偏角し、光出射面３から外部に照射される。この場合、光出射面３上に同一形状の凹部５を不規則に配置したので、従来のような光出射面にドットパターンをシルク印刷したものや光出射面を粗面化したものやと比べて、光出射面から外部に照射される光量が格段に増加するとともに、より均一な照射光が得られる。
【００２０】
図３は、別の実施例による凹部パターンの構成を説明する図であり、（Ａ）は、凹部パターンが設けられた光出射面の全体を示す平面図であり、（Ｂ）は、凹部パターンを構成する凹部の平面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）の直径方向の断面図である。
図３を参照して、凹部パターン６’を構成する凹部５’は、実質上逆円錐台形状を有し、その直径方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分５ａ’、５ｂ’と、傾斜部分５ａ’、５ｂ’のそれぞれに接続し、光出射面３に平行にのびる平坦部分５ｃ’とからなっている。凹部５’は、その開口の直径方向の長さＬ１が５０〜２００μｍであり、底面の直径方向の長さＬ２が１０〜４０μｍであり、深さＤが５〜２０μｍであるように形成される。
【００２１】
この凹部パターン６’の場合も、図２の凹部パターン６の場合と同様、従来のような光出射面にドットパターンをシルク印刷したものや光出射面を粗面化したものと比べて、光出射面から外部に照射される光量が格段に増加し、かつより均一な照射光が得られる。
【００２２】
図示はされないが、本発明の別の実施例によれば、導光板の光出射面には、凹部パターンの代わりに、不規則に配置された同一形状の凸部からなる凸部パターンが設けられる。
凸部は、好ましくは、実質上円錐台形状を有し、その直径方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる傾斜部分と、傾斜部分のそれぞれに接続し、光出射面に平行にのびる平坦部分とからなっている。凸部は、その底縁の直径方向の長さが５０〜２００μmであり、上端面の直径方向の長さが１０〜４０μｍであり、高さが５〜２０μｍであるように形成されることが好ましい。
【００２３】
本考案による導光板は、熱プレス転写成形法によって製造される。図４は、熱プレス転写成形法を実施するに適した熱プレス転写成形装置の概略構成を示した断面図である。図４を参照して、熱プレス転写成形装置は、それぞれ同一形状の固定側金型１０および可動側金型１１からなる一対の金型１０、１１を有している。金型１０、１１は、それぞれ、内側に凹部１０ａ、１１ａを備え、凹部１０ａ、１１ａの空間内に、断熱層１２および薄膜ヒータ１３を介して温度調節プレート１４が固定されている。
【００２４】
温度調節プレート１４内には、加熱／冷却用の特殊な液体を循環させるための流路１５が設けられており、金型１０、１１の外部に配置された（図示されない）液体供給源から，加熱または冷却された液体が温度調節プレート１４の流路１５内に導入されまたこれから排出されるようになっている。そして、一方の金型１１の温度調節プレート１４の表面には、導光板の光出射面上にパターンを熱転写するためのスタンパ１６が取付けられ、他方の金型１０の温度調節プレート１４の表面には、導光板の裏面のプリズムパターンを熱転写するためのスタンパ１７が取付けられる。
【００２５】
そして、熱可塑性樹脂板１８が、固定側金型１０のスタンパ１７上に置かれ、可動側金型１１が固定側金型１０に接合されて閉じられた状態で、金型内部の空気が真空ポンプ１９によって吸引され、金型内部が真空状態にされる。なお、図中、３６は金型内部を気密状態に維持するためのパッキンである。その後、温度調節プレート１４に、約１５０℃に加熱された液体が導入され、熱可塑性樹脂板１８が約１５秒間加熱され、この間にパターンが転写される。次に、予め約２３℃に冷却された液体が温度調節プレート１４に導入され、熱可塑性樹脂板１８が約１５秒間で冷却され、転写されたパターンが熱可塑性樹脂板１８に固定される。
【００２６】
図５は、本考案による導光板を使用した液晶ディスプレイのバックライトユニットの構成を示す分解斜視図である。バックライトユニットは、本考案による導光板２０と、導光板２０の光入射端面２１ａ、２１ｂのそれぞれに対向して配置された少なくとも１本、この実施例では２本の冷陰極蛍光ランプ２８ａ、２８ｂを備えている。なお、明瞭のために、図５中、一方の光入射端面２１ｂ側の冷陰極蛍光ランプは省略されている。
【００２７】
また、導光板２０の裏面２３には、反射シート２９が対向配置され、導光板２０の光出射面２２には少なくとも１枚、この実施例では２枚の第１の拡散シート３０が対向配置される。さらに、第１の拡散シート３０の外側にはプリズムシート３１が対向配置され、プリズムシート３１の外側には少なくとも１枚、この実施例では１枚の第２の拡散シート３５が対向配置される。
【００２８】
プリズムシート３１は、第１の拡散シート３０に対向する面にプリズムパターン３４を備えており、プリズムパターン３４は、導光板２０のプリズムパターン２７のＶ字状断面の山２５および谷２６に対して垂直にのびるＶ字状断面の山３２および谷３３がそれらの幅方向に交互に連続して配置されたものからなっている。
【００２９】
次に、本考案によるバックライトユニットの輝度を測定した。測定には、図３に示される構成を有する導光板が使用された。バックライトユニットのサイズは、１７インチＬＣＤ用のものとして設定された。輝度の測定値としては、最大５３５８ｃｄ／ｍ２、平均４５６５ｃｄ／ｍ２が得られた。比較のために、本考案による導光板の代わりに従来のシルクドット印刷がなされた導光板を使用したバックライトユニットを作製し、同様の条件で輝度を測定したところ、最大３９６４ｃｄ／ｍ２、平均３７０３ｃｄ／ｍ２の輝度であった。この測定結果から、本考案による導光板を用いたバックライトユニットは、従来のシルクドット印刷がなされた導光板を用いたバックライトユニットより格段に高い輝度が得られることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本考案の１実施例による導光板の斜視図である。
【図２】図１の凹部パターンの構成を説明する図であり、（Ａ）は、凹部パターンが設けられた光出射面の全体を示す平面図であり、（Ｂ）は、凹部パターンを構成する凹部の平面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）のＹ−Ｙ線に沿った断面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【図３】別の実施例による凹部パターンの構成を説明する図であり、（Ａ）は、凹部パターンが設けられた光出射面の全体を示す平面図であり、（Ｂ）は、凹部パターンを構成する凹部の平面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）の直径方向の断面図である。
【図４】熱プレス転写成形法を実施するに適した熱プレス転写成形装置の概略構成を示した断面図である
【図５】本考案による導光板を使用した液晶ディスプレイのバックライトユニットの構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  導光板
２  光入射端面
３  光出射面
４  裏面
５  凹部
５ａ、５ｂ  傾斜部分
５ｃ  平坦部分
５ｄ  湾曲部分
６  凹部パターン
７  Ｖ字状断面の山
８  Ｖ字状断面の谷
９  プリズムパターン
【図１】
0003108745.tif 000003
【図２】
0003108745.tif 000004
【図３】
0003108745.tif 000005
【図４】
0003108745.tif 000006
【図５】
0003108745.tif 000007