(57)【要約】【課題】  点光源を用いたエッジライト方式の照明装置を全体が均一の輝度分布にするとともに、導光板を改良することにより従来技術で必要であった拡散シートなどを構成部品から削減する。【解決手段】  指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、該平板状導光板の平面に、前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線を境として、指向性を有する光の進行方向に対して斜め方向に多数の細溝を配置する導光板において、前記斜め方向の細溝は前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線付近を開始点とする導光板とする。【選択図】図１ａ
2005276539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、該平板状導光板の平面に、前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線を境として、指向性を有する光の進行方向に対して斜め方向に多数の細溝を配置する導光板において、前記斜め方向の細溝は前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線付近を開始点とすることを特徴とする導光板。
【請求項２】
指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、前記指向性を有して発光する複数個の光源の配置方向断面形状は、前記指向性を有して発光する光源の指向方向線上付近の厚みが薄く（第一薄肉部）、該第一薄肉部から厚い部分へなだらかな傾斜となっていることを特徴とする導光板。
【請求項３】
前記導光板の隣合う薄肉部分の中間であって、該中間に第二の構成要素となる薄肉部（第二薄肉部）を１個以上具備した形状で、前記第一薄肉部よりも前記第二薄肉部が厚くなっていることを特徴とする請求項２記載の導光板。
【請求項４】
指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、該平板状導光板の平面に、前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線を境として、指向性を有する光の進行方向に対して斜め方向に多数の細溝を配置する導光板において、前記斜め方向の細溝は前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線付近を開始点とし、前記指向性を有して発光する複数個の光源の配置方向断面形状は、前記指向性を有して発光する光源の指向方向線上付近の厚みが薄く、該薄い部分から厚い部分へなだらかな傾斜となっていることを特徴とする導光板。
【請求項５】
指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、該平板状導光板の平面に、前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線を境として、指向性を有する光の進行方向に対して斜め方向に多数の細溝を配置する導光板において、前記斜め方向の細溝は前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線付近を開始点とし、前記導光板の隣合う第一薄肉部の中間には第二の構成要素となる薄肉部（第二薄肉部）を１個以上具備し、前記第一薄肉部よりも前記第二薄肉部が厚くなっていることを特徴とする導光板。
【請求項６】
上面または下面のどちらか一方が平面であることを特徴とする請求項２、３、４または５記載の導光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の指向性を拡散するための導光板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エッジライト方式と言われる光を側面から導入して平面を照明するライトが多用されている。エッジライト方式の照明装置は薄型化が可能なため特に液晶表示装置のバックライトとして用いられている。液晶表示装置のバックライトとしては、液晶の下面に設けられた導光板よりほぼ一様な面状の光を出力するものが望ましい。図５（ａ）は従来技術によるバックライトの概略を示す側面図であり、図５（ｂ）は導光板内部に入射した光線の反射原理を示す導光板の側面図、図５（ｃ）は導光板内部に入射した光線の反射原理を示す導光板の正面図である。バックライトの構成としては図５（ａ）に示すように、線状光源１、リフレクター２、反射シート３、導光板４、拡散シート５、集光シート６で構成されているのが一般的である。導光板４には線状光源１に対して平行方向に横溝４ａが導光板４の下面に、光源１に対して直角方向に縦溝４ｂが導光板４の上面に形成されている。
【０００３】
各構成部品の役割は、線状光源１周りから導光板４以外の方向に出射した光を導光板４側に反射するためのリフレクター２、導光板４内部から下面方向に出射した光を導光板４に返すための反射シート３、導光板４に入射した光を面状光源にする導光板４、導光板４上面から出射した光を均一に拡散させる拡散シート５、拡散シート５で拡散した光を収束させるために集光する集光シート６である。
【０００４】
横溝４ａは、図５（ｂ）に示すように、光源から出射され導光板４内部に入射し導光板４内部で全反射を繰返した光線７が導光板４の下面に具備した横溝４ａに反射して導光板４の上面方向に光を立ち上がらせる役割をする。縦溝４ｂは、図５（ｃ）に示すように、光線７が導光板４内部から上面方向に出射する際に、縦溝４ｂに反射・拡散させ、光を均一にすることを目的として形成されている。
【０００５】
前記横溝、縦溝を形成した導光板でも、従来は光源が冷陰極管などの線状光源であったために導光板４の上面での光の輝度分布はほぼ一様になっていた。近年は光源が線状光源からＬＥＤなどの点光源になり、点光源は強い指向性を持つ光源となっているため、従来の導光板４の溝の配置では光の輝度分布が均一にならなくなっている。
【０００６】
図２は従来技術による点光源を使用した導光板の輝度分布を示す上面図である。導光板４の側面に３個の点光源８を配置した例であるが、点光源８の指向性から導光板４の上面には帯状の輝度分布９が発生して輝度ムラが出るという欠点がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１００１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光源がＬＥＤなどの点光源が主流になり、点光源は強い指向性を持つ光源であるため、従来の導光板の横溝、縦溝の配置では輝度分布が均一にならなくなり、表示装置のバックライトとしては不具合であった。
【０００９】
図２のハッチングで表示した帯状の部分９は輝度が一様に高いものの、帯状以外の部分は輝度が極端に低く、バックライトとしては輝度ムラとなってしまう。本発明は、点光源を用いたエッジライト方式の照明装置を全体が均一の輝度分布になるようにすることが目的であり、導光板を改良することにより従来技術で必要であった拡散シートを構成部品から削減することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、該平板状導光板の平面に、前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線を境として、指向性を有する光の進行方向に対して斜め方向に多数の細溝を配置する導光板において、前記斜め方向の細溝は前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線付近を開始点とする導光板とする。
【００１１】
指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、前記指向性を有して発光する複数個の光源の配置方向断面形状は、前記指向性を有して発光する光源の指向方向線上付近の厚みが薄く（第一薄肉部）、該第一薄肉部から厚い部分へなだらかな傾斜となっている導光板とする。
【００１２】
導光板の隣合う薄肉部分の中間であって、該中間に第二の構成要素となる薄肉部（第二薄肉部）を１個以上具備した形状で、前記第一薄肉部よりも前記第二薄肉部が厚くなっている導光板とする。
【００１３】
指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、該平板状導光板の平面に、前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線を境として、指向性を有する光の進行方向に対して斜め方向に多数の細溝を配置する導光板において、前記斜め方向の細溝は前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線付近を開始点とし、前記指向性を有して発光する複数個の光源の配置方向断面形状は、前記指向性を有して発光する光源の指向方向線上付近の厚みが薄く、該薄い部分から厚い部分へなだらかな傾斜となっている導光板とする。
【００１４】
指向性を有して発光する複数個の光源の光を１側面から取り入れて面発光に変換させる平板状の導光板であって、該平板状導光板の平面に、前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線を境として、指向性を有する光の進行方向に対して斜め方向に多数の細溝を配置する導光板において、前記斜め方向の細溝は前記指向性を有して発光する光源の指向方向中心線付近を開始点とし、前記導光板の隣合う第一薄肉部の中間には第二の構成要素となる薄肉部（第二薄肉部）を１個以上具備し、前記第一薄肉部よりも前記第二薄肉部が厚くなっている導光板とする。
【００１５】
前記導光板において、上面または下面のどちらか一方が平面である導光板とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の導光板は、導光板に具備する従来の溝部を変更して本発明の溝部の形態を実施すること、または、導光板の側面方向の厚みを本発明の厚みの形態を実施することで、光線を有効に活用でき、導光板全体にわたって輝度ムラを抑制し均一の輝度分布にすることができると共に、導光板の輝度上昇を図ることができる。また、本発明を実施することにより、拡散シートを構成部品から削除することが期待できる。従来技術と同じ部品構成であれば、輝度ムラを大幅に改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１（ａ）は本発明による導光板と点光源の位置関係を示す上面図である。以下、点光源をＬＥＤとして本発明を説明する。導光板４に対してある１側面側にＬＥＤ光源８を３個発光面を導光板に向けて配置している。導光板４とＬＥＤ光源８を配置した相対的位置関係において、ＬＥＤ光源８の発光中心線（指向方向中心線）１１の延長線上にある導光板上面を境として指向性を有する光が進行方向に広がる方向に斜めの多数の細溝１０を導光板４に形成する。前記広がる方向側を終点側とすると、開始点は指向方向中心線付近１１となる。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。導光板４の上面側に細溝１０ａ、導光板４の下面側に細溝１０ｂが形成されている。ＬＥＤ光源が多数配置されていれば、ＬＥＤ光源８の配置個数と同じ数の指向方向中心線１１があり、前記指向方向中心線１１に細溝（パターン）が形成されている。言い方を変えると導光板４とＬＥＤ光源８を配置した相対的位置関係において、各々ＬＥＤ光源８の指向方向中心線付近１１に必ず具備される。
【００１９】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は導光板内に入射した光を光線に例えて説明するための参考図である。図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、各々の図に光線１２・光線１３を追加したものである（ハッチングは省略してある）。光線１２は、ＬＥＤ光源８から出射して導光板４内部に入光し、図４（ａ）、（ｃ）で指向方向中心線付近１１の左側を進行していき、図４（ｂ）、（ｃ）で導光板４の下面に具備した細溝１０ｂに反射し光線進行方向が導光板４の上面側に、図４（ａ）では指向方向中心線付近１１のさらに左側に進行して、導光板４の上面から出射する。指向性をもって入射した光が指向方向中心線１１に対して斜めに形成された細溝１０により拡散されるため、輝度ムラが低減され輝度分布が均一化される。
【００２０】
光線１３は、ＬＥＤ光源８から出射して導光板４内部に入光し、図４（ａ）、（ｃ）で指向方向中心線付近１１の右側を進行していき、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で導光板４の上面に具備した細溝１０ａに反射し、図４（ｂ）、（ｃ）の下面と全反射をし光線進行方向が導光板４の上面側に、図４（ａ）では指向方向中心線付近１１のさらに右側に進行して、導光板４の上面から出射する。
【００２１】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本発明による細溝パターンの参考例であり、ＬＥＤ光源と導光板の上面図である。  前記  図１（ａ）、図４（ａ）の細溝パターンに関しては細溝開始ポイントがＬＥＤ光源の指向方向中心線１１を境とする左右の細溝１０において同じポイントであるのに対して、図３（ａ）は細溝開始ポイントがＬＥＤ光源８の指向方向中心線を境とする左右の細溝１０において、光の指向方向においてずらして配置した場合を示したものである。
【００２２】
前記  図１（ａ）、  図４（ａ）の細溝パターンに関しては細溝開始ポイントが光源の指向方向中心線を境とする左右の細溝において同じポイントであるのに対して、図３（ｂ）は細溝開始ポイントがＬＥＤ光源の指向方向中心線１１を境とする左右の細溝１０において、光の指向方向においては同じものの、指向方向中心線１１から遠ざかる方向に配置した場合を示したものである。
【００２３】
図３（ｃ）は指向方向中心線１１を境とする左右の各々の細溝１０において、細溝１０のパターン形状が波線模様した場合を示している。
【００２４】
図３（ｄ）は指向方向中心線１１を境とする左右の各々の細溝１０において、左右各々の細溝１０各３個の細溝１０の開始ポイントが同じである場合を示している。
【００２５】
図３（ｅ）は指向方向中心線１１を境とする左右の各々の細溝１０において、細溝１０の形状が開始ポイントから終了ポイントまでの中間が若干膨らみを持たせるような形状である例を示している。
【実施例２】
【００２６】
図６（ａ）は本発明による導光板とＬＥＤ光源の配置方向断面図である。導光板１６の厚み方向に対して、導光板総厚の中心と各々ＬＥＤ光源８中心とが同一の高さとなる相対的位置関係において、導光板１６を複数個のＬＥＤ光源８の配置方向断面にした場合、ＬＥＤ光源８からの入光部付近の厚みが薄く（第一薄肉部）、該第一薄肉部から厚い部分へなだらかな傾斜となっている（波型導光板という）。
【００２７】
図６（ｂ）は図６（ａ）において導光板内に入射した光を光線に例えて進行状態を示す図である。光線１４はＬＥＤ光源８から出射して導光板１６内部に入光し、導光板１６の下面側に進行していき、前記第一薄肉部から厚い部分へなだらかな傾斜となっている斜面に反射し、上面方向に進行し、導光板１６上面の第一薄肉部から厚い部分へなだらかな傾斜となっている斜面からＬＥＤ光源８の指向方向中心線上より大きく外れた所から上面方向に出射する。なだらかな斜面により光線の反射方向が変化し、ＬＥＤ光源位置と斜面形状を組み合わせることにより光線の出射位置を平均化することができ、輝度ムラを少なくする事ができる。光線１５も同様である。
【実施例３】
【００２８】
図７は本発明による別構造の導光板とＬＥＤ光源の配置方向断面図である。導光板１７の厚み方向に対して、導光板総厚の中心と各々ＬＥＤ光源８中心とが同一の高さとなる相対的位置関係において、導光板１７を複数個のＬＥＤ光源８の配置方向断面にした場合、各々のＬＥＤ光源８において指向方向線上付近の厚みが薄く（第一薄肉部）、該第一薄肉部から厚い部分へなだらかな傾斜となっており、第一薄肉部の隣合う第一薄肉部の中間に第二の構成要素となる薄肉部（第二薄肉部）を２個具備した形状になっており、前記第一薄肉部よりも前記第二薄肉部が厚くなっている。このような導光板形状により隣り合う第一薄肉部間の光線拡散を改良し、より輝度ムラを低減することができる。
【実施例４】
【００２９】
図８（ａ）は本発明による導光板とＬＥＤ光源の配置方向断面図であり、図８（ｂ）は上面図である。図６（ａ）に記載の導光板形状と図１（ａ）に記載の細溝１０ａ、１０ｂを組み合わせた導光板１８である。このような導光板形状により更に輝度ムラを低減することができる。
【実施例５】
【００３０】
図９は本発明による導光板とＬＥＤ光源の配置方向断面図である。図７に記載の導光板１７に図１（ａ）に記載の細溝１０ａ、１０ｂを組み合わせた導光板１９である。このような導光板形状により更に輝度ムラを低減することができる。
【実施例６】
【００３１】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明による導光板の断面図であり、前記各種波型導光板の片面をフラット形状にしたものである。図１０（ａ）は図６の導光板１６の厚み方向に対して、導光板総厚の半分でカットして導光板下面をフラット形状にしたものであり、導光板２０において第一薄肉部の厚みの中心と各々ＬＥＤ光源８中心とが同一の高さとなるような相対的位置関係に配置したものである。
【００３２】
図１０（ｂ）は図７の導光板１７の厚み方向に対して、導光板総厚の半分でカットして導光板下面をフラット形状にしたものであり、導光板２１において第一薄肉部の厚みの中心と各々ＬＥＤ光源８中心とが同一の高さとなるような相対的位置関係に配置したものである。
【００３３】
図１０（ｃ）は図８（ａ）の導光板１８の厚み方向に対して、導光板総厚の半分でカットして導光板下面をフラット形状にしたものであり、導光板２２において第一薄肉部の厚みの中心と各々ＬＥＤ光源８中心とが同一の高さとなるような相対的位置関係に配置したものである。
【００３４】
図１０（ｄ）は図９の導光板１９の厚み方向に対して、導光板総厚の半分でカットして導光板下面をフラット形状にしたものであり、導光板２３において第一薄肉部の厚みの中心と各々ＬＥＤ光源８中心とが同一の高さとなるような相対的位置関係に配置したものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】本発明による導光板と点光源の位置関係を示す上面図
【図１ｂ】図１（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図２】従来技術による点光源を使用した導光板の輝度分布を示す上面図
【図３ａ】本発明による細溝パターンの参考例であり、ＬＥＤ光源８と導光板の上面図
【図３ｂ】本発明による細溝パターンの参考例であり、ＬＥＤ光源８と導光板の上面図
【図３ｃ】本発明による細溝パターンの参考例であり、ＬＥＤ光源８と導光板の上面図
【図３ｄ】本発明による細溝パターンの参考例であり、ＬＥＤ光源８と導光板の上面図
【図３ｅ】本発明による細溝パターンの参考例であり、ＬＥＤ光源８と導光板の上面図
【図４ａ】導光板内に入射した光を光線に例えて説明するための参考図上面図
【図４ｂ】図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図４ｃ】図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図
【図５ａ】従来技術によるバックライトの概略を示す側面図
【図５ｂ】導光板内部に入射した光線の反射原理を示す導光板側面図
【図５ｃ】導光板内部に入射した光線の反射原理を示す導光板正面図
【図６ａ】本発明による導光板とＬＥＤ光源の配置方向断面図
【図６ｂ】図６（ａ）において導光板内に入射した光を光線に例えて進行状態を示す
【図７】本発明による別構造の導光板とＬＥＤ光源の配置方向断面図
【図８ａ】本発明による導光板とＬＥＤ光源の配置方向断面図
【図８ｂ】図８（ａ）の上面図
【図９】本発明による導光板とＬＥＤ光源の配置方向断面図
【図１０ａ】本発明による導光板の断面図
【図１０ｂ】本発明による導光板の断面図
【図１０ｃ】本発明による導光板の断面図
【図１０ｄ】本発明による導光板の断面図
【符号の説明】
【００３６】
１    光源
２    リフレクター
３    反射シート
４    導光板
４ａ  横溝
４ｂ  縦溝
５    拡散シート
６    集光シート
７    光線
８    ＬＥＤ光源
９    帯状の輝度分布
１０    細溝
１０ａ  細溝
１０ｂ  細溝
１１    指向方向中心線
１２    光線
１３    光線
１４    光線
１５    光線
１６〜２３  導光板
【図１ａ】
2005276539.tif 000003
【図１ｂ】
2005276539.tif 000004
【図２】
2005276539.tif 000005
【図３ａ】
2005276539.tif 000006
【図３ｂ】
2005276539.tif 000007
【図３ｃ】
2005276539.tif 000008
【図３ｄ】
2005276539.tif 000009
【図３ｅ】
2005276539.tif 000010
【図４ａ】
2005276539.tif 000011
【図４ｂ】
2005276539.tif 000012
【図４ｃ】
2005276539.tif 000013
【図５ａ】
2005276539.tif 000014
【図５ｂ】
2005276539.tif 000015
【図５ｃ】
2005276539.tif 000016
【図６ａ】
2005276539.tif 000017
【図６ｂ】
2005276539.tif 000018
【図７】
2005276539.tif 000019
【図８ａ】
2005276539.tif 000020
【図８ｂ】
2005276539.tif 000021
【図９】
2005276539.tif 000022
【図１０ａ】
2005276539.tif 000023
【図１０ｂ】
2005276539.tif 000024
【図１０ｃ】
2005276539.tif 000025
【図１０ｄ】
2005276539.tif 000026