(57)【要約】【課題】  光の利用効率が高く、安価で薄型の導光板及びその製造方法とそれを用いたバックライト装置を提供する。【解決手段】  透光材よりなる板状部材に光入射面と光出射面とを設け、該光入射面に対向して配置された光源からの光を光出射面から照明対象物に対し面状の照明光を出射する導光板において、板状部材は第１の屈折率を有し、該板状部材の光出射面に第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する透明物質からなる薄膜層が設けられていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光材よりなる板状部材に光入射面と光出射面とを設け、該光入射面に対向して配置された光源からの光を前記光出射面から照明対象物に対し面状の照明光を出射する導光板において、前記板状部材は第１の屈折率を有し、該板状部材の光出射面に前記第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する透明物質からなる薄膜層が設けられていることを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記透明物質は、酸化インジュウムスズ、酸化チタン、またはダイヤモンドからなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項３】
前記透明物質の厚みは１００から１０００オングストロームの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の導光板。
【請求項４】
透光材よりなる板状部材に光入射面と光出射面とを設け、該光入射面に対向して配置された光源からの光を前記光出射面から照明対象物に対し面状の照明光を出射する導光板の製造方法において、第１の屈折率を有する板状部材の光出射面に前記第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する透明物質を含有するインキをスクリーン印刷法によって印刷し被膜を形成する工程と、前記被膜を前記板状部材と共に加熱、焼成し、前記板状部材の光出射面に前記透明物質からなる薄膜層を形成する工程とを有することを特徴とする導光板の製造方法。
【請求項５】
導光板と、該導光板の光入射面に近接または密接して対向する如く配置される光源とを有し、光源からの光を前記光出射面から照明対象物に対し面状の照明光を出射するするバックライト装置において、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導光板を用いたことを特徴とするバックライト装置。
【請求項６】
前記導光板の側面を光入射面、上面を光出射面とし光源からの光を光路変換して前記導光板の上面から照明対象物に対し面状の照明光を出射することを特徴とする請求項５記載のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板及びその製造方法とそれを用いたバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型または半透過型液晶パネルには、その背面にバックライトが設けられる。このバックライトには、大別して光拡散板などの下に光源を配置した直下型と、導光体の側面に光源を配置したエッジライト型とがある。エッジライト型バックライトは、液晶表示パネルとほぼ同じ大きさに形成された合成樹脂からなる平板状の導光体を備え、その一つの側面が受光面とされ、その受光面に対向して光源が配置される。このように、エッジライト型バックライトは、導光体の側方に光源を配置する構成であるため、直下型バックライトに比べて薄型化が可能であり、携帯電話や、その他の移動体通信機器に広く利用されている。
【０００３】
以下、図を用いて従来技術におけるエッジライト型バックライト装置について説明する。図３は、従来技術におけるエッジライト型バックライト装置の要部を示す斜視図、図４は導光板の光入射面付近を示す部分拡大断面図である。図３に示すように、エッジライト型バックライト装置はその基本的な構成として、透明材料からなる略直方体の導光板２と、この導光板２の側方に配置される光源１として３個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている。
【０００４】
導光板２は、液晶パネル５の裏面側に配置され、多くの場合、導光板２の下面側には光源１からの光を液晶パネル５側に向かわせるための光反射シート（図示せず）が設けられている。さらに、導光板２の上面２ｂ側には光源１からの光を均一に分散させるための拡散シート（図示せず）や集光シート（図示せず）が設けられている場合が多い。
【０００５】
導光板２は無色透明なプラスチック材等の透光部材よりなる板状で略直方体の形状をしており、その上面を光出射面２ｂとし、導光板２の１つの側面を光入射面２ａとし、この光入射面２ａと対向する位置に光源１が配置されている。光源１から照射された照射光は光入射面２ａから入射した後、光出射面２ｂに向かって導光板内部で反射を繰り返しながら伝搬し、臨界角以下の成分を導光板２の光出射面２ｂから照明光として外部に出射する。外部に出射した照明光は液晶パネル５を背後から照明する。
【０００６】
このようなエッジライト型面状光源においては、図４に示すように導光板２から空気層８に出射する際、光の屈折が生じ、入射角θ２の光３ａが導光板２から出射角θ１で空気層８に光３ｂとなって出射する。ここで、導光板２の材質の屈折率をｎ２、空気８の屈折率をｎ１、光の入射角をθ２、出射角をθ１とする時、スネルの法則により、ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθ２となる。導光板２の材料をアクリル樹脂とし、その屈折率ｎ２＝１．５、空気層８の屈折率ｎ１＝１とすると導光板２より空気層８に光が出射する時、光３ｂの出射角θ１は光３ａの入射角θ２より大きくなる。また、入射角をθ２で入射する光３ａの臨界角は４２度程度となり、光３ａの入射角θ２が臨界角（４２度程度）を超えた光は波線７ａ、７ｂで示すように導光板２の光出射面２ｂで全て全反射する。このため導光板２の厚さｂを薄くすると多くの光が導光板２内で全反射を繰り返しバックライト機能を果たさなくなるので、この対策として導光板２の上下面にプリズムシート状の反射手段を形成する例が開示されている。
【０００７】
このような導光板の第１の従来例として図５に示すような導光板１０の例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。図５に示すように、線状の光源１１に隣接配置された導光板１０は、樹脂材料の基板１２と、基板１２の液晶表示素子１５と略平行な面となる透過面１２ａ上に微小突起１４とから形成される。この突起１４は所謂２Ｐ法により多数形成されており、突起１４の断面形状は略三角形の鋭角三角形状をしており、突起傾斜角度が９０度から１５０度の範囲に設定されている。また、突起１４は基板１２の屈折率より大きい屈折率の材質で形成されている。このように突起１４が２Ｐ法で形成されるため寸法精度の高い突起形状が得られ、導光板１０内部を導光する光を効率良く液晶表示素子１５側に屈折させる。
【０００８】
また、第２の従来例として図６に示すようなバックライトの例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。図６に示すように、このバックライトは光源２１と、導光板２２と、導光板２２上に配置され、導光板２２より高屈折率のプリズム２３と、プリズム２３の上に配置された光ファイバ板２４とから構成されている。導光板２２内に導かれた光はプリズム２３の屈折率が導光板２２の屈折率より大きいためプリズム２３に入射する。この光はプリズム２３に入射する際と出射する際に屈折し、導光板２２の上面２２ａにほぼ垂直になる。光ファイバ板２４は、導光板２２の上面２２ａにほぼ垂直に配置された光ファイバ２４Ｆの束から構成される。プリズム２３を出射した光は、光ファイバ板２４を形成する光ファイバ２４Ｆに入射し、照明対象の液晶表示素子２５に垂直に照射される。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２２７０１５号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開平９−１８４９２２号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら第１の従来例における導光板においては、２Ｐ法によって形成される突起４の材料として紫外線若しくは電子線硬化樹脂が用いられる。紫外線若しくは電子線硬化樹脂はメタクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂と比較して光透過性が劣るという問題があった。また、金型、材料費が高価であり、製造コストが高くなると言う問題があった。
また、第２の従来例におけるバックライトは、導光板、プリズム及び光ファイバ板の積層構造であるうえに導光板の板厚も２〜５ｍｍと厚く薄型化が難しいと言う問題があった。また、導光板とプリズムの接合面に僅かでも隙間、即ち空気層が存在すると、アクリル等からなる導光板より空気への臨界約４２度を超えた光は導光板上面て全反射され、プリズムに入らなくなり、光の利用効率が低下するという問題があった。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光の利用効率が高く、安価で薄型の導光板及びその製造方法とそれを用いたバックライト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の導光板は、透光材よりなる板状部材に光入射面と光出射面とを設け、該光入射面に対向して配置された光源からの光を光出射面から照明対象物に対し面状の照明光を出射する導光板において、板状部材は第１の屈折率を有し、該板状部材の光出射面に第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する透明物質からなる薄膜層が設けられていることを特徴とする。
また、透明物質は、酸化インジュウムスズ、酸化チタン、またはダイヤモンドからなることを特徴とする。
また、透明物質の厚みは１００から１０００オングストロームの範囲に設定されていることを特徴とする導光板。
【００１３】
また、本発明の導光板の製造方法は、透光材よりなる板状部材に光入射面と光出射面とを設け、該光入射面に対向して配置された光源からの光を光出射面から照明対象物に対し面状の照明光を出射する導光板の製造方法において、第１の屈折率を有する板状部材の光出射面に第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する透明物質を含有するインキをスクリーン印刷法によって印刷し被膜を形成する工程と、被膜を板状部材と共に加熱、焼成し、板状部材の光出射面に透明物質からなる薄膜層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のバックライト装置は、導光板と、該導光板の光入射面に近接または密接して対向する如く配置される光源とを有し、光源からの光を前記光出射面から照明対象物に対し面状の照明光を出射するするバックライト装置において、上記導光板を用いたことを特徴とする。
また、導光板の側面を光入射面、上面を光出射面とし、光源からの光を光路変換して導光板の上面から照明対象物に対し面状の照明光を出射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明は第１の屈折率を有する板状部材の光出射面に、第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有する透明物質からなる薄膜層を設けることにより、薄型で光透過性に優れ、かつ光の利用効率が高く低価格の導光板及びその製造方法を提供することができる。また、上記導光板を採用することにより薄型のバッライト装置を低価格で提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図１、図２を基に説明する。図１は本実施の形態の導光板を用いたエッジライト型バックライト装置を示し、図１（ａ）は、バックライト装置の要部を示す概略断面図、図（ｂ）は図１（ａ）における導光板を示す断面図である。また、図２は本実施形態における導光板の製造工程を示す図である。本実施形態におけるエッジライト型バックライト装置は、導光板に特徴があり、この導光板は透明材からなる板状部材としての基板と導光板の光出射面となる基板上面に透明物質からなる薄膜層を設けた点が従来例と異なる点であり、その他の基本的な構成は従来例に類似している。以下、図に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態におけるエッジライト型バックライト装置は、導光板３０と、導光板３０の上面に設ける集光シート３４と、光源１としてのＬＥＤを備えている。導光板３０は透光性を有するアクリル樹脂（屈折率１．４８）やポリカーボネイト樹脂（屈折率１．５８）、またはガラス材（屈折率１．５）等からなる基板３２と、基板３２の上面である光出射面３２ｂに設ける透明物質からなる薄膜層３３とを有する。基板３２は、その１つの側面を光入射面３２ａとし、この光入射面３２ａと対向する位置に光源１が配置されている。また、光出射面３２ｂと対向する下面は光反射面３２ｃとなっており、光源１から導光板３２内に入射した光を光出射面３２ｂに向けて反射させるために、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドット等が設けられている。また、基板３２は略直方体の形状をなし、板厚ａの値は０．４から２ｍｍの範囲が好ましく、本実施形態においては、０．５ｍｍとした。
【００１８】
また、透明物質からなる薄膜層３３としては、例えば、インジューム酸化スズ（屈折率１．９）、酸化チタン（屈折率３．６）、ダイヤモンド（屈折率２．７）等が使用できる。また、薄膜層３３の厚みｔは１００から１０００オングストロームの範囲が好ましい。また、酸化チタンは、ガラス並みの光透過率があり、ダイヤモンド、インジューム酸化スズ（ＩＴＯ）の光透過率はやや劣るが、厚みｔが１００から１０００オングストロームの範囲であれば実用上問題ない。本実施形態においては薄膜層３３として酸化チタン（屈折率３．６）を使用し、厚みは２５０オングストロームとした。このように基板３２の光出射面３２ｂに透明物質からなる薄膜層３３を設けた導光板３０は、導光板内の光を効率良く屈折して外部に出射し、高い光利用率を有することが実験により確認されている。
【００１９】
次に、本実施形態における導光板の製造方法について、スクリーン印刷法にて酸化チタンの透明な薄膜層を形成する方法を例として説明する。
図２（ａ）に示すように透明なアクリル、ポリカーボネイト、ガラス等からなる板厚ａの値が０．４〜２ｍｍの基板３２の上面である光出射面３２ａの全面に、図２（ｂ）に示すように、ぺ一スト状の有機チタン化合物からなるインキをスクリーン印刷法によって印刷し有機チタンの被膜３３ａを形成する。有機チタンはチタン金属を、メチル基（ＣＨ３）などのアルキル基で連鎖状態とした比較的粘性の高い有機化合物であり、ニトロセルロース、エチルセルロース、ロジン等の易燃性樹脂を粘度調整剤として添加し、スクリーン印刷に適するインキ状の粘度に調整する。また、印刷された有機チタンの被膜３３ａの厚みｓの値は５〜２０μｍが好ましい。
【００２０】
本実施形態においては、有機チタン化合物のペーストとして、松本製薬工業製の水溶性チタン化合物である、オルガチックスＴＣ３１０（Ｒ）、及びオルカチックスＴＣ４０（Ｒ）を用いて、何れも良好な結果が得られた。
尚、オルガチックスＴＣ一３１０（Ｒ）の化学略名は「チタンラクテート」、
化学式は、（ＯＨ）２Ｔｉ（Ｃ３Ｈ５０２）２、
オルガチックスＴＣ４００（Ｒ）の化学略名は「チタントリエタノールアミネート」、
化学式は、（Ｃ３Ｈ７０２）２Ｔｉ（Ｃ６Ｈ１４０３Ｎ）２である。
また、基板３２としては板厚ａが０．５ｍｍのガラス材を使用した。
【００２１】
次に、印刷形成された有機チタン含有層３３ａを基板３２と共に温度１８０〜２２０℃で２０〜４０分間、加熱、焼戒し、図２（ｃ）に示すように、基板３２の光出射面となる上面３２ａに厚みｔの値が５００〜１０００オングストロームの酸化チタンからなる薄膜層３３を形成する。焼成後は、ニトロセルロース、エチルセルロース等の粘度調整剤及びアルキル基は酸化・分解し、薄膜層３３としての酸化チタン（Ｔｉ２０３）被膜のみが残存する。この酸化チタン（Ｔｉ２０３）被膜からなる薄膜層３３は無色透明であり、厚みｔの値が５００〜１０００オングストロームの範囲では、基板３２の上面または下面方向からは肉眼では視認されない。また、酸化チタン（Ｔｉ２０３）被膜からなる薄膜層３３は外観上はガラスと同様な透明体であるが、屈折率は約３．６であり、一般的なガラスの屈折率は約１．５であるので大きく異なる。このように屈折率の小さいガラス材からなる基板３２の表面に屈折率が２倍以上の酸化チタン（Ｔｉ２０３）の被膜からなる薄膜層３３を形成することで、基板３２の側面から入射した光が基板３２の上面で屈折率の大きい薄膜層３３に入射する。この時、基板３２の屈折率に対して薄膜層３３の屈折率が大きいため全反射は発生せず屈折、入射する。その後、薄膜層３３から外部に出射して照明対象物に対し面状の照明光を出射する。この結果、本実施形態における導光板の製造方法によって薄型で光利用効率に優れた導光板３０を得ることができる。
【００２２】
尚、酸化インジュウムスズ（ＩＴＯ）、ダイヤモンドからなる薄膜層は、スパッタリング或いはＣＶＤによって成膜する事ができ、その膜厚は１００から１０００オングストロームの範囲とすることが好ましい。
【００２３】
このような導光板３０を用いたエッジライト型バックライト装置においては、図１に示すように、光入射面３２ａから入射した光源１の照射光は基板３２内部を伝搬し、基板３２の光出射面３２ｂから薄膜層３３に入射し、この薄膜層３３から照明光として外部に出射する。この時、照明光は集光シート３４により光出射面３２ｂに対して垂直上方に揃えられ外部に出射し液晶パネル５を背後から照明する。これにより本実施形態におけるエッジライト型バックライト装置は、この導光板３０の薄膜層３３からなる光出射面に発光面を形成して、光源１より照射された照射光によりバックライト装置を形成するようになされている。この結果、光の利用効率が高く、安価で薄型のエッジライト型バックライト装置を実現することが出来る。
【００２４】
以上のように本発明の導光被を用いたバックライト装置によれば、導光被の板厚を例えぱ０．４ｍｍと極端に薄くしても導光板の側面から入射した光源の光で導光板上方の液晶表示装置等を照射することができる。また、導光板は平坦な薄板で済むのて、バックライト装置の薄型化に有利であり、価格も安くできる。
尚、本実施形態においては、エッジライト型バックライト装置を例として説明したが、これ以外の方式のバックライト装置においても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態におけるエッジライト型バックライトを示し、図１（ａ）はバックライト装置の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）における導光板を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態における導光板の製造工程を示す断面図である。
【図３】従来技術におけるバックライトを示す斜視図である。
【図４】従来技術における導光板の部分拡大断面図である。
【図５】第１の従来例におけるバックライト装置を示す断面図である。
【図６】第２の従来例におけるバックライト装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  光源
２  導光板
２ａ  光入射面
２ｂ  光出射面
５    液晶パネル
８    空気層
１０  導光板
１１  光源
１２  基板
１２ａ  透過面
１４  突起
１５  液晶表示素子
２１  光源
２２  導光板
２２ａ  導光板の上面
２３  プリズム
２４  光ファイバ板
２４Ｆ  光ファイバ
２５  液晶表示素子
３０  導光板
３２  基板
３２ａ  光入射面
３２ｂ  光出射面
３２ｃ  光反射面
３３  透明物質からなる薄膜層
３３ａ  被膜
３４  集光シート
【図１】
2005251655.tif 000003
【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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