(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源から出射した照明光を端面から入射し、前記照明光を屈曲して出射面より出射する導光板において、
少なくとも前記端面の前記点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する溝を、１つの前記点光源に対して複数形成し、
少なくとも前記出射面近傍において、前記出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなるように、且つ前記出射面の近傍で途絶えるように前記溝を形成した
ことを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記出射面と対向する面側で彫り込み深さが最も深くなるように、前記溝を形成した
ことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の導光板を用いた
ことを特徴とするサイドライト型面光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置に関し、例えば局所的な発光領域から比較的強い指向性を以て光が出射する点光源を一次光源にしてなる場合に適用することができる。本発明は、少なくとも導光板の点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する複数の溝を形成し、少なくとも出射面近傍においては、この溝の彫り込み深さが出射面に近づくに従って徐々に浅くなるようにすることにより、点光源の発光点を出射面側より目視できないようにして入射面近傍の輝度ムラを低減する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置は、サイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明するようになされている。
【０００３】
図６は、点光源により一次光源を構成したサイドライト型面光源装置１の一例を示す分解斜視図であり、図７は、図６をＡ−Ａ線で切り取って示す断面図である。このサイドライト型面光源装置１は、導光板２の側方に一次光源３を配置し、反射シート４、導光板２を順次積層して形成される。なおサイドライト型面光源装置１は、導光板２の出射面２Ｃ上に、出射光の特性を補正する各種シート材が必要に応じて適宣配置される。
【０００４】
一次光源３は、例えば矩形形状の樹脂パッケージに半導体チップが封止された局所的な発光領域から比較的強い指向性を以て光が出射する点光源７をプリント基板等の保持部材８に搭載して形成され、これら点光源７より出射される照明光を導光板２の入射面２Ａに入射する。
【０００５】
導光板２は、例えば透明部材でなるアクリル（ＰＭＭＡ樹脂）を射出成形して断面楔型形状に形成され、入射面２Ａより一次光源３の照明光を入射する。これにより導光板２は、反射シート４側平面（以下裏面と呼ぶ）２Ｂと出射面２Ｃとの間を繰り返し反射して照明光を伝搬し、この裏面２Ｂ及び出射面２Ｃにおける反射の際に、臨界角以下の成分を裏面２Ｂ及び出射面２Ｃより出射する。
【０００６】
反射シート４は、金属箔等でなるシート状の正反射部材、又は白色ＰＥＴフィルム等でなるシート状の乱反射部材により形成され、導光板２の裏面２Ｂより漏れ出す照明光を反射して導光板２に再入射させ、これにより照明光の利用効率を向上させる。
【０００７】
このような照明光の出射原理に係るサイドライト型面光源装置１において、導光板２は、点光源７と対向する部位に凹部２Ｄが形成される。
【０００８】
すなわち導光板２の入射面２Ａを平坦な面により作成した場合、サイドライト型面光源装置１においては、点光源７より出射される照明光の指向性により、符号Ｅにより示すように、入射面近傍の点光源７間、出射面２Ｃの入射面側隅部において出射光量が低下し、これにより入射面近傍で輝度ムラが発生する。
【０００９】
図６において符号Ｂにより部分的に拡大して示すように、凹部２Ｄは、導光板２の厚さ方向にほぼ一様な断面略円弧形状に形成され、この円弧形状の曲面が凹レンズのレンズ面として機能する。これにより導光板２は、出射面２Ｃと平行な面内において、点光源７の正面方向に集中して出射される照明光Ｌの指向性を補正し、点光源７間、出射面２Ｃの隅部に照明光を振り分ける。
【００１０】
これによりこの種の点光源によるサイドライト型面光源装置１においては、入射面近傍の輝度ムラを低減するようになされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのように点光源７と対向する部位に凹部２Ｄを形成すると、サイドライト型面光源装置１においては、図７において符号Ｃにより示すように、この凹部２Ｄを介して点光源７より出射される照明光が出射面２Ｃ側に直接出射されることになる。
【００１２】
これにより液晶表示装置においては、輝度ムラを防止できても、点光源の発光点が出射面側より目視され、表示画面の品位が著しく劣化する問題がある。
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、点光源の発光点を出射面側より目視できないようにして入射面近傍の輝度ムラを低減することができる導光板、この導光板を用いたサイドライト型面光源装置及び液晶表示装置を提案しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１に係る発明においては、点光源から出射した照明光を端面から入射し、照明光を屈曲して出射面より出射する導光板において、少なくとも端面の点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する溝を、１つの点光源に対して複数形成し、少なくとも出射面近傍において、出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなるように、且つ出射面の近傍で途絶えるように溝を形成する。
【００１５】
また請求項２に係る発明においては、出射面と対向する面側で彫り込み深さが最も深くなるように溝を形成する。
【００１６】
また請求項３に係る発明においては、請求項１又は請求項２に記載の導光板を用いてサイドライト型面光源装置を構成する。
【００１７】
また請求項４に係る発明においては、請求項３に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を形成する。
【００１８】
請求項１に係る構成によれば、点光源から出射した照明光を端面から入射し、照明光を屈曲して出射面より出射する導光板において、少なくとも端面の点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する溝を、１つの点光源に対して複数形成し、少なくとも出射面近傍において、出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなるように、且つ出射面の近傍で途絶えるように溝を形成することにより、複数の溝により出射面近傍の輝度ムラを低減し、かつ発光点から出射された照明光の出射面側への直接の出射を防止することができる。
【００１９】
また請求項２に係る構成によれば、出射面と対向する面側で彫り込み深さが最も深くなるように溝を形成することにより、簡易な構成で、点光源の発光点を出射面側より目視できないようにして出射面近傍の輝度ムラを低減することができる。
【００２０】
また請求項３に係る構成によれば、請求項１又は請求項２に記載の導光板を用いてサイドライト型面光源装置を構成することにより、入射面近傍についても出射面を有効に使用して面光源装置を構成することができる。
【００２１】
また請求項４に係る構成によれば、請求項３に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明して液晶表示装置を形成すれば、面光源装置の入射面近傍についても出射面を有効に使用して液晶表示装置を構成して、高品位の表示画像を表示することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２３】
（１）実施の形態の構成
図１は、本発明の実施の形態に適用されるサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。この実施の形態に係る液晶表示装置では、このサイドライト型面光源装置１１により液晶表示パネルを照明する。なおこの図１に示す構成において、図６について上述したサイドライト型面光源装置１と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００２４】
このサイドライト型面光源装置１１においては、導光板１２の裏面１２Ｂ側に反射シート４を配置し、さらに出射面１２Ｃ上にプリズムシート１３及び１４を積層して形成される。
【００２５】
ここで導光板１２は、透明部材でなる例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂）を射出成形して断面楔型形状に形成され、入射面１２Ａより一次光源３の照明光を入射する。これにより導光板１２は、裏面１２Ｂと出射面１２Ｃとの間を繰り返し反射して照明光を伝搬し、この裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃにおける反射の際に、臨界角以下の成分を裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃより出射する。
【００２６】
さらにこの導光板１２は、裏面１２Ｂを局所的に粗面にして照明光の出射を促す光散乱パターンが形成される。ここで光散乱パターンは、例えばマット面処理、対応する金型へのエッチングによる加工処理や放電加工等の適当な粗面化処理により、出射面を部分的に円形形状に粗面化して形成される。また光散乱パターンは、出射面側より見て知覚困難な小径により形成される。
【００２７】
これら光散乱パターンは、裏面１２Ｂを鏡面により形成した場合に出射光量が低下する部分においては、この光量の低下に対応するように単位面積当たりの個数が増大するように形成され、これにより出射面１２Ｃより出射される照明光の出射光量を均一化するようになされている。なおこの実施の形態において、光散乱パターンは、入射面１２Ａ側より楔型先端に向かって徐々に単位面積当たりの個数が増大するように、さらに入射面１２Ａの近傍の入射面１２Ａに沿った方向については、点光源７間、出射面１２Ｃの隅部に向かって徐々に単位面積当たりの個数が増大するように、また不規則に配置される。なお光散乱パターンは、円形形状に限らず、矩形形状等の他の形状であっても良い。また粗さの程度を変えて裏面１２Ｂの全面を粗面化することによっても、出射面１２Ｃより出射される照明光の出射光量を均一化することもできる。
【００２８】
このようにして照明光を出射する導光板１２は、矢印Ｃにより部分的に拡大して示すように、入射面１２Ａに同一形状の溝１２Ｄが繰り返し形成されるようになされている。ここでこれらの溝１２Ｄは、点光源７と対向する部位に、入射面１２Ａの厚さ方向に延長するように形成される。
【００２９】
さらに溝１２Ｄは、出射面１２Ｃと平行な面により断面を取って図２に示すように、入射面１２Ａに対して斜めに傾いた１対の平面による斜面を接続して形成され、これにより導光板１２は、点光源７の正面方向に集中して出射される照明光Ｌの指向性を補正し、この面内方向については広がるように照明光を入射する。
【００３０】
さらに溝１２Ｄは、裏面１２Ｂより出射面１２Ｃに近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなり、出射面１２Ｃの近傍では途絶えるように形成される。ここでこの実施の形態において、溝１２Ｄは、出射面１２Ｃに近づくに従って単調に彫り込み深さが低下するように形成される。これにより図１をＤ−Ｄ線により切り取って図３に示すように、導光板１２は、出射面１２Ｃ側に向けて点光源７より出射される照明光を入射面１２Ａで遮り、点光源である点光源７の発光点が出射面１２Ｃ側より目視されないようにする。
【００３１】
プリズムシート１３は、導光板１２の出射面１２Ｃとは逆側の面に光制御面であるプリズム面が形成される。ここでプリズム面は、導光板１２の入射面１２Ａとほぼ平行に延長する１対の斜面による突起が入射面１２Ａ側より楔型先端に向かって繰り返されて形成され、この１対の斜面により導光板１２から出射される照明光の指向性を出射面１２Ｃの正面方向に補正する。
【００３２】
続くプリズムシート１４は、導光板１２の出射面１２Ｃとは逆側の面に、プリズムシート１３と同様の突起がプリズムシート１３の突起の延長方向とほぼ直交する方向に延長するように繰り返し形成される。これによりプリズムシート１４は、プリズムシート１３より出射される照明光の指向性を出射面１２Ｃの正面方向に強調して射出する。
【００３３】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、点光源７から射出された照明光は（図１）、入射面１２Ａより導光板１２の内部に入射し、この照明光が裏面１２Ｂと出射面１２Ｃとの間で反射を繰り返しながら、導光板１２の内部を伝搬する。このときこの照明光は、裏面１２Ｂで反射する毎に、出射面１２Ｃに対する入射角が低下し、出射面１２Ｃに対して臨界角以下で入射する成分が出射面１２Ｃより出射される。また照明光は、裏面１２Ｂで反射する際に、この裏面１２Ｂに形成された光拡散パターンにより散乱され、その結果裏面１２Ｂを平坦な面により作成した場合に出射光量の減少する部分で出射が促され、ほぼ均一な光量分布により出射面１２Ｃより出射される。
【００３４】
このようにして点光源７より導光板１２に照明光を入射するにつき、点光源７より出射される照明光は（図２）、点光源７の正面方向に向けて鋭い指向性により出射されることにより、その分入射面１２Ａを平坦な面により作成したのでは、入射面１２Ａ近傍の点光源７間、出射面１２Ｃの入射面側隅部で出射光量が低下し、輝度ムラが観察される。
【００３５】
これに対してこの実施の形態においては、入射面１２Ａに形成された溝１２Ｄにおいて、この溝１２Ｄを形成する斜面に入射する照明光Ｌが、それぞれ斜面により光路が折り曲げられ、導光板１２の両側面に振り分けられる（図２）。これにより導光板１２では、点光源７間、入射面側隅部で不足する照明光Ｌの光量が補われて、出射光の輝度ムラが低減される。
【００３６】
さらにこのようにして照明光Ｌを振り分けるにつき、導光板１２では（図３）、出射面１２Ｃに近づくに従って徐々に溝１２Ｄの彫り込み深さが浅くなり、出射面１２Ｃの近傍では溝１２Ｄが途絶えていることにより、点光源７より出射して出射面１２Ｃ側に向かう照明光は、入射面１２Ａにより遮られる。これにより点光源の発光点を出射面側より目視できないようにすることができ、その分液晶表示装置として高品位の表示画像を形成することができる。
【００３７】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、少なくとも導光板１２の点光源７に対向する部位に、厚さ方向に延長する複数の溝１２Ｄを形成し、少なくとも出射面１２Ｃ近傍においては、この溝１２Ｄの彫り込み深さが出射面１２Ｃに近づくに従って徐々に浅くなるようにすることにより、点光源７の発光点を出射面１２Ｃ側より目視できないようにして入射面１２Ａ近傍の輝度ムラを低減することができる。
【００３８】
従ってサイドライト型面光源装置１１においては、入射面１２Ａの近傍については、導光板の出射面に何ら遮光等の処理を講じることなく液晶表示パネル等の照明に利用することができ、その分入射面近傍についても出射面を有効に使用することができる。また液晶表示装置としては、面光源装置の入射面近傍についても出射面を有効に使用して液晶表示装置を構成でき、また高品位の表示画像を表示することができる。
【００３９】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、出射面１２Ｃに近づくに従って単調に彫り込み深さを浅くする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図４に示すように、出射面に近づくに従って２次関数的に彫り込み深さを浅くする場合等、要は出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さを浅くして上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また上述の実施の形態においては、裏面側で最も彫り込み深さが深くなるように溝を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図５に示すように、入射面１２Ａのほぼ中央で溝の深さが最も深くなるように形成する場合等、要は少なくとも出射面近傍において、出射面に近づくに従って徐々に彫り込み深さが浅くなるように溝を形成して上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また上述の実施の形態においては、点光源と対向する部位についてだけ溝を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は少なくとも点光源と対向する部位に溝を形成すれば上述の実施の形態と同様の効果を得ることができ、例えば入射面の全面に溝を形成してもよい。
【００４２】
また上述の実施の形態においては、入射面１２Ａに対して斜めに傾いた１対の平面による斜面を接続して溝を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、曲面により溝を形成してもよい。なお曲面により溝を形成する場合には、単に上述の実施の形態に係る溝の斜面を曲面に置き換える場合だけでなく、出射面と平行な面により断面を取って見たとき、例えば入射面の断面が正弦波形状により変化するように形成する場合等も考えられる。
【００４３】
また上述の実施の形態においては、単に入射面に溝を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばマット面処理、インクの付着等による粗面化処理により、溝を形成した入射面を光拡散面としてもよい。このようにすれば、さらに一段と効率良く照明光を両側面に振り分けることができる。
【００４４】
さらに上述の実施の形態においては、矩形形状の樹脂パッケージに半導体チップが封止された点光源を使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の形状の点光源を使用する場合に広く適用することができる。なおこれらの点光源としては、樹脂パッケージに封止することなく半導体チップを直接基板表面に実装して構成されるもの等があり、この場合には半導体チップを保護被膜などで必要に応じて被覆する場合もある。
【００４５】
さらに上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００４６】
さらに上述の実施の形態では、断面楔型形状の板状部材でなる導光板を用いたサイドライト型面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板形状の導光板を用いたサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００４７】
また上述の実施の形態では、導光板の出射面にプリズムシートを積層して配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、照明光を拡散させる光拡散シートを配置する場合等、種々のシート材を配置する場合に広く適用することができ、また特に必要がなければ、これらのシート材を省略することもできる。
【００４８】
さらに上述の実施の形態では、液晶表示装置の面光源装置に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置、さらにはこのサイドライト型面光源装置の導光板に広く適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、少なくとも導光板の点光源に対向する部位に、厚さ方向に延長する複数の溝を形成し、少なくとも出射面近傍においては、この溝の彫り込み深さが出射面に近づくに従って徐々に浅くなるようにすることにより、点光源の発光点を出射面側より目視できないようにして入射面近傍の輝度ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の導光板における溝の動作の説明に供する断面図である。
【図３】図１をＤ−Ｄ線により切り取って示す断面図である。
【図４】図３との対比により他の実施の形態に係る導光板を示す断面図である。
【図５】図３との対比により、入射面の中央部分で最も深くなるように溝を形成した導光板を示す断面図である。
【図６】従来のサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図７】図６をＡ−Ａ線により切り取って示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１……サイドライト型面光源装置、２、１２……導光板、２Ａ、１２Ａ……入射面、２Ｂ、１２Ｂ……裏面、２Ｃ、１２Ｃ……出射面、３……一次光源、４……反射シート、７……点光源、１２Ｄ……溝
【図１】
0003966492.tif 000002
【図２】
0003966492.tif 000003
【図３】
0003966492.tif 000004
【図４】
0003966492.tif 000005
【図５】
0003966492.tif 000006
【図６】
0003966492.tif 000007
【図７】
0003966492.tif 000008