(57)【要約】【課題】導光性を高めると共に、輝度を向上させ、且つ出光面における光の面内均一分布を良好に確保できること。【解決手段】液晶パネルの背面側に配置され、入光面１８に入射された光源からの光を面状光として、出光面１９から液晶パネルへ出射する液晶表示装置の導光板１３であって、上記出光面１９は、入光面１８からこの入光面１８と反対の面２２まで延びる外側に凸形状の湾曲面２４が、当該湾曲面２４の延在方向に対し直交する方向に連続して複数列配列されて構成されたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルの背面側に配置され、入光面に入射された光源からの光を面状光として、出光面から上記液晶パネルへ出射する液晶表示装置の導光板であって、
上記出光面は、上記入光面からこの入光面と反対の面まで延びる外側に凸形状の湾曲面が、当該湾曲面の延在方向に対し直交する方向に連続して複数列配列されて構成されたことを特徴とする液晶表示装置の導光板。
【請求項２】
上記湾曲面の曲率半径は、０.０１ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の導光板。
【請求項３】
隣接する上記湾曲面のピッチは、０.０３ｍｍ〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の導光板。
【請求項４】
上記湾曲面の頂点の高さは、０.５μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置の導光板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置の導光板を成形するものであることを特徴とする導光板成形用金型。
【請求項６】
上記金型材質がプリハードン鋼であることを特徴とする請求項５に記載の導光板成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の液晶パネルを背面から照明するために用いられる液晶表示装置の導光板、及びこの導光板を成形するための導光板成形金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には、液晶パネルを背面側から照明するために、光源からの光を面状光として液晶パネルへ出射するための透明板形状の導光板が設置されている。（特許文献１、２参照）。これらの特許文献１及び２における導光板には、光を出射する出光面が平坦面形状のものが開示されている。
【０００３】
また、従来の導光板には、図７に示すように、導光板１００の出光面１０１にＶ字形状の溝１０２が複数本形成されたものが知られている。ここで、上記溝１０２のピッチは例えば０．０３ｍｍ程度、溝深さは例えば０．０２〜０．０３ｍｍ程度である。
【０００４】
この導光板１００では、出光面１０１と反対に位置する反射面１０３にて光を反射して、出光面１０１から外部へ光を出射すると共に、この出光面１０１にて光を導光板１００内に拡散して反射させ、反射面１０３にて再び反射させることで、導光板１００の内部に光を伝播させ、導光板１００の輝度を向上させるようにしている。
【特許文献１】特開平８‐９４８５１号公報
【特許文献２】特開平９‐２１１２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記導光板１００では、出光面１０１の溝１０２がＶ字形状であるため、この溝１０２にて反射する光の反射方向が一定方向となり、光が導光板１００内に広範囲に分散して反射されることがない。従って、導光板１００の入光面１０４に入射された光は、この入光面１０４と反対の面１０５へ導かれる途中で消失して導光性が低下し、この結果、出光面１０１における光の面内均一分布が実現できない場合がある。
【０００６】
更に、導光板１００内における入光面１０４近傍に極めて明るくなる輝線や、極めて暗くなる暗線が生じるなどして、上述の光の面内均一分布が図れないばかりか、導光板１００の輝度が必ずしも十分なものとはならないなどの課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、導光性を高めると共に、輝度を向上させ、且つ出光面における光の面内均一分布を良好に確保できる液晶表示装置の導光板、及びこの導光板を成形するための導光板成形用金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明に係る液晶表示装置の導光板は、液晶パネルの背面側に配置され、入光面に入射された光源からの光を面状光として、出光面から上記液晶パネルへ出射する液晶表示装置の導光板であって、上記出光面は、上記入光面からこの入光面と反対の面まで延びる外側に凸形状の湾曲面が、当該湾曲面の延在方向に対し直交する方向に連続して複数列配列されて構成されたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明に係る液晶表示装置の導光板は、請求項１に記載の発明において、上記湾曲面の曲率半径は、０.０１ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明に係る液晶表示装置の導光板は、請求項１または２に記載の発明において、隣接する上記湾曲面のピッチは、０.０３ｍｍ〜０．２ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明に係る液晶表示装置の導光板は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記湾曲面の頂点の高さは、０.５μｍ〜１００μｍであることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明に係る導光板成形用金型は、請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置の導光板を成形するものであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に記載の発明に係る導光板成形用金型は、請求項５に記載の発明において、上記金型材質がプリハードン鋼であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項1乃至４のいずれかに記載の発明によれば、導光板の出光面は、入光面からこの入光面と反対の面まで延びる外側に凸形状の湾曲面が、当該湾曲面の延在方向に対し直交する方向に連続して複数列配列されて構成されている。このため、入光面から導光板内に入射され、当該導光板の裏面にて反射された光は、出光面から液晶パネル側へ出射されると共に、この出光面の複数列の湾曲面により内部へ広範囲に反射されて分散され、再び上記裏面にて反射される。
このようにして導光板内部での光の分散性が高まるので、入光面から入射した光を、この入光面と反対の面まで、途中で消失させることなく良好に導くことができ、導光板内における光の導光性を高めることができる。更に、導光板内部での光の分散性が高まるので、導光板の輝度を向上させることができると共に、出光面における光の面内均一分布を良好に確保することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、この金型にて成形される導光板の出光面は、入光面からこの入光面と反対の面まで延びる外側に凸形状の湾曲面が、当該湾曲面の延在方向に対し直交する方向に連続して複数列配列されて構成されるものである。このことから、導光板材料を金型内に注入したときの材料の流動性を高めることができ、且つ成形型の転写率を向上させることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、金型材質がプリハードン鋼であり、硬度が高いことから、金型を長寿命化できる。
【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、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る液晶表示装置の導光板における一実施の形態が適用された液晶表示装置を示す斜視図である。図２は、図１の導光板の一部を示す平面図である。図３は、図１の導光板を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示す液晶表示装置１０は、少なくとも２枚の透明電極基板の間に液晶層を挟持した液晶パネル１１と、この液晶パネル１１の背面側に配置されて、この液晶パネル１１を背面側から照明するバックライト１２とを有して構成される。そして、このバックライト１２は、透明材料からなる板状体の導光板１３と、この導光板１３と液晶パネル１１との間に配置された一枚または複数枚の拡散シート１４とを備え、更に光源１５、ランプリフレクタ１６及び反射板１７を備えて構成される。
【００１９】
上記光源１５は冷陰極蛍光灯（ＣＦＬ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）などからなる。また上記導光板１３は、後に詳説するが、入光面１８に入射された光源１５からの光を内部に伝播させ、面状光として、出光面１９から液晶パネル１１へ出射するものである。また、上記ランプリフレクタ１６は、光源１５にて発光された光を反射して、導光板１３の入光面１８へ導くものである。また、反射板１７は、導光板１３内を伝播する光を液晶パネル１１方向へ反射させる機能を有する。更に、拡散シート１４は、透明シートの一方の面に一方向に形成された多数の溝を有し、導光板１３からの光を拡散させるものである。
【００２０】
さて、上記導光板１３は、図２及び図３に示すように透明材料からなり、平行な表面（出光面１９）と裏面（反射面２０）とを有する平行平板である。尚、この平行平板の厚さを、光を入射させる入光面１８から遠ざかるに従って漸次減少する、所謂楔型平板としてもよい。
【００２１】
導光板１３の上記入光面１８は、出光面１９及び反射面２０に直交する平面であり、プリズム加工部２１が所定間隔で複数箇所に施されている。このプリズム加工部２１により、入光面１８に入射された光は、入光面１８に垂直な方向に対し、図２の矢印Ａ方向に散乱されて、導光板１３内を入光面１８と反対の面２２へ向けて進む。
【００２２】
また、導光板１３の反射面２０には、図４に示すドット２３のパターンや、細線、シボなどの凹凸が形成されている。このドット２３等によって、入光面１８から導光板１３内へ入光された光は、出光面１９へ向けて拡散して反射され、後述のごとく、出光面１８との間で導光板１３内を交互に反射して伝播すると共に、出光面１９から液晶パネル１１へ向けて出射される。
【００２３】
また、導光板１３の出光面１９は、図３に示すように、入光面１８から当該入光面１８と反対の面２２まで直線状に延在する湾曲面２４が、この湾曲面２４の延在方向に対し直交する方向（つまり、入光面１８の長手方向）に連続して複数列配列されて構成される。上記湾曲面２４の延在方向は、入光面１８に入射する入射光αと平行に設けられる。また、湾曲面２４は、図４にも示すように、外側に凸形状に形成される。
【００２４】
上記湾曲面２４の曲率半径Ｒは０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であり、特に約０．２ｍｍが好ましい。また、隣接する湾曲面２４のピッチＰは０．０３ｍｍ〜０．２ｍｍ程度であり、特に約０．１２ｍｍが好ましい。更に、湾曲面２４の頂点ｔの高さＨ、つまり湾曲面２４の頂点ｔと当該湾曲面２４のエッジ２５までの高さＨは０．５μｍ〜１００μｍ程度であり、０．６μｍ〜１０μｍ程度が好ましい。
【００２５】
導光板１３の出光面１９が上述のような複数列の湾曲面２４にて構成されたことから、入光面１８から導光板１３内に入射され、反射面２０のドット２３等により反射された光は、出光面１９から液晶パネル１１へ向けて導光板１３外へ、面状の出射光βとして出射されると共に、図４の矢印Ｂに示すように、この出光面１９の湾曲面２４により導光板１３内へ広範囲に反射されて分散され、再び上記ドット２３等により反射され、これらの反射を繰り返して導光板１３内を伝播する。
【００２６】
このように、出光面１９の湾曲面２４によって導光板１３内部での光の分散性が高まるので、入光面１８から導光板１３内へ入射された光を途中で消失させることなく、入光面１８と反対の面２２まで導くことができ、導光性を向上させることができる。更に、導光板１３内部での光の分散性が高まるので、導光板１３の輝度を向上でき、また、出光面１９における光の面内均一分布を良好に確保できる。
【００２７】
また、導光板１３内部での光の分散性が高まるので、入光面１８に入射された光が導光板１３内の入光面１８近傍で極めて明るくなって輝線が生じたり、また極めて暗くなって暗線が生ずる現象を抑制できる。また、導光板１３による輝度が向上したことで、導光板１３と液晶パネル１１との間に配置される拡散シート１４(図１)などの枚数を低減できる。
【００２８】
尚、導光板１３の出光面１９は、図４における湾曲面２４のエッジ２５部分で光が分光されて虹色に見えるが、この虹色に見える出光面１９ほど、導光板１３内部での光の分散性が高く、特に上述の導光性、輝度、光の面内均一分布などが優れたものとなっている。また、導光板１３の出光面１９における表面粗さは３μｍ程度であるが、１μｍ程度の鏡面であってもよい。
【００２９】
図５は、上述のような導光板１３の出光面１９を成形するための導光板成形用金型３０の一部を示す断面図である。この金型３０の成形面２６に、内側に凸形状の湾曲面２７が複数列形成されている。各湾曲面２７は、一方向に直線状に延在し、この延在方向に直交する方向に連続して複数列設けられる。
【００３０】
上記湾曲面２７の曲率半径Ｒ０、隣接する湾曲面２７間のピッチＰ０、湾曲面２７の頂点ｔ０の深さＨ０は、導光板１３の出光面１９における湾曲面２４の曲率半径Ｒ、ピッチＰ、高さＨのそれぞれを成形するために所望の寸法に設定されている。このように、金型３０における成形面２６が、導光板１３の出光面１９を成形するための連続した複数列の湾曲面２７から構成されているので、導光板１３の材料を金型３０のキャビティ内に注入したとき、この材料がキャビティ内をスムーズに流れる。この結果、金型３０を用いた成形加工時に導光板材料の流動性が向上し、また、金型３０の成形面２６を転写させる転写率を向上させることができる。
【００３１】
上記金型３０の材質は、硬度の高いプリハードン鋼や、当該プリハードン鋼の表面にニッケルめっき（めっき厚が、例えば３００μｍ程度）を施して快削性を向上させたもの、または黄銅などの快削材料が用いられる。特に、プリハードン鋼は硬度が高いために金型３０の長寿命化に優れる。このプリハードン鋼としては、硬度（ロックウェル硬さ；ＨＲＣ）が４０°〜５３°程度の範囲のものが好ましい。具体的には、ＮＡＫ８０（大同特殊鋼株式会社製；ＨＲＣ４０°）、ＣＥＮＡ  １（日立金属株式会社製；ＨＲＣ４０°）、ＳＴＡＶＡＸ（ウッデンホルム社製；ＨＲＣ５３°）などがプリハードン鋼として好ましい。
【００３２】
以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。
（１）導光板１３の出光面１９は、入光面１８からこの入光面１８と反対の面２２まで延びる外側に凸形状の湾曲面２４が、当該湾曲面２４の延在方向に対し直交する方向に連続して複数列配列されて構成されている。このため、入光面１８から導光板１３内に入射光αとして入射され、当該導光板１３の反射面２０のドット２３等により反射された光は、出光面１９から液晶パネル１１側へ出射光βとして出射されると共に、この出光面１９の複数の湾曲面２４により内部へ広範囲に反射されて分散され、再び上記反射面２０のドット２３等にて反射される。
このようにして導光板１３内での光の分散性が高まるので、入光面１８から入射した光をこの入光面１８と反対の面２２まで、途中で消失させることなく良好に導くことができ、導光板１３内における光の導光性を高めることができる。また、導光板１３内での光の分散性が高まるので、導光板１３の輝度を向上させることができると共に、出光面１９における光の面内均一分布を良好に確保できる。
【００３３】
（２）導光板１３を成形するための導光板成形用金型３０にて成形される導光板１３の出光面１９は、入光面１８からこの入光面１８と反対の面２２まで延びる外側に凸形状の湾曲面２４が、当該湾曲面２４の延在方向に対し直交する方向に連続して複数列配列されて構成されるものである。このことから、導光板材料を金型３０内に注入したときの材料の流動性を高めることができ、且つ金型３０の成形面２６の転写率を向上させることができる。
【００３４】
（３）導光板１３を成形するための金型３０の材質がプリハードン鋼である場合には、硬度が高いことから、この金型３０を長寿命化できる。
【００３５】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態の導光板１３では、出光面１９を構成する複数列の湾曲面２４のエッジ２５が互いに重なる場合を述べたが、図６に示すように、湾曲面２４の曲率半径Ｒ、ピッチＰ及び湾曲面の頂点ｔの高さＨの寸法関係によっては、隣接する湾曲面２４のエッジ２５が重なり合わず、寸法Ｌだけ離れていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の導光板における一実施の形態が適用された液晶表示装置を示す斜視図である。
【図２】図１の導光板の一部を示す平面図である。
【図３】図１の導光板を示す斜視図である。
【図４】図２のIV‐IV線に沿う断面図である。
【図５】図２の導光板を成形するための導光板成形用金型を示す部分断面図である。
【図６】図４の導光板の変形例を示す断面図である。
【図７】従来の導光板を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  液晶表示装置
１１  液晶パネル
１３  導光板
１５  光源
１８  入光面
１９  出光面
２２  面
２４  湾曲面
２６  成形面
２７  湾曲面
３０  導光板成形用金型
Ｒ  曲率半径
Ｐ  ピッチ
ｔ  頂点
Ｈ  高さ
【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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