(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの側面を光入射面とし、これと略直交する一方の面を光出射面とし、この光出射面またはその裏面の少なくとも一方に光出射用のパターンを形成してなる導光板において、前記光出射用のパターンが、同一方向に並んだ複数の、断面Ｖ字状の直線状溝と、前記溝と溝との間に複数配置され、頂角が６０〜８０°の範囲である円錐状の凹部との組み合わせからなることを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記直線状溝は前記光入射面と垂直方向に配置され、溝の傾斜面の面積が光入射面から離れるにつれて大きくなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項３】
前記円錐状凹部は前記溝と溝との間に配設され、円錐形状が前記光入射面から離れるにしたがって大きくなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項４】
請求項１ないし3記載の導光板において、光出射面と直交する断面の形状がくさび状であることを特徴とする導光板。
【請求項５】
前記直線状溝は、２つの傾斜面のなす角度が６０〜１２０°の範囲であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、各種表示装置のバックライトとして用いられる面状光源装置、あるいは電飾看板等のディスプレイ用面状光源装置に用いられる導光板に関し、特に導光板の少なくとも一つの側端面に光源を配置してなる、いわゆるエッジライト方式の面状光源装置に好適な導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エッジライト方式の面状光源装置は、図３に示すように導光板１の側端面に光源２を配置し、光源２の周囲及び導光板の下面に反射板３を配置した構造を有し、導光板１の上面を光出射面としている。このような面状光源装置は、光源から離れるにつれ出射する光量が減少する傾向にあり、これを防止することが要求されるとともに、高輝度を得るために光出射面から出射される光のうち、より多くの光が垂直方向（光出射面と垂直な方向）を向くことが要求される。
【０００３】
前者の要求を満たすものとして、断面を光源から離れるにつれて薄くなるようなくさび形にした導光板（特開昭５１−８８０４２号公報）や光源から離れるにつれて面積が大きくなるように、光拡散パターンを形成させた導光板が（特開平１−２４１５９０号公報等）が知られている。また光拡散パターンを目立たなくするために拡散シート或いは拡散フィルムが併用される。光拡散シートは図３に４で示すように通常光出射面の上に配置される。
【０００４】
一方、後者の要求を満たすものとして、光出射面の反対側の面を粗面化した導光板や、プリズムシートを導光板の上面或いは下面に配置した面状光源装置が周知である。導光板内から出射した光はプリズムシートによって向きを変えられ、光出射面に垂直な方向に近い方向に向けられる。これにより面状光源装置の輝度を大幅に改善することができる。
【０００５】
しかし一般にプリスムシートは高価であり、また部品数が増加することにより面状光源装置の組み立て作業が増す等の問題があり、これを改善するために、導光板を射出成形によって製造し、導光板自体にプリズムのような光出射用のパターンを形成することが提案されている（特開平７−１６８０２６号公報、実用新案登録３０３９６６９号など）。特開平７−１６８０２６号公報に記載された導光板は、光出射面の反対側の面に光源と平行なＶ字状溝を形成し、光源から離れるにしたがって溝を大きくしたもので、光源と平行なＶ字状溝によって光出射面に向う光量を大きくし輝度の改善を図ると共に、Ｖ字状溝の大きさを変化させることにより放射光の面積分布を全面にわたって略均一となるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の導光板において、発光させるためのパターンを点状の粗面にした場合、面光源としての均一性は高いが、輝度が低いという問題があった。一方、高い輝度を得るために、断面Ｖ字状の溝を導光板の内部深く設けた場合には、溝が形成された部分（発光部）とそれ以外の部分（非発光部）の輝度差が大きく、拡散フィルムを用いてもパターンを消すのが難しかった。またＶ字状の溝の場合、均一な輝度分布を得ることが困難であり、特開平７−１６８０２６号公報に記載された導光板でも十分とは言えなかった。
【０００７】
さらに最近では均一な輝度分布の他に、動画を写し出す場合等に中央部のみを明るくするなど、輝度分布を微調整するという要請も出ているが、上記従来の導光板では輝度分布の微調整をすることはできなかった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、面状光源に用いた場合に高い輝度が得られ、且つ均一な輝度分布が得られる導光板を提供することにある。本発明の別な目的は、輝度分布の微調整が可能である導光板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために研究を行った結果、導光板の光出射面の裏面に、断面Ｖ字状の直線状溝と、円錐状の凹部を組み合わせたパターンを形成することによって、輝度分布の微調整がしやすくなり、全面均一の輝度分布にしたり、動画用の場合のように中央部ほど輝度を高めたりといった任意の輝度分布が得られることがわかった。尚、この説明において輝度とは、本発明の導光板を面状光源に適用した場合における面状光源としての輝度をいうものとする。
【００１０】
即ち、本発明の導光板は、少なくとも一つの側面を光入射面とし、これと略直交する一方の面を光出射面とし、この光出射面またはその裏面の少なくとも一方に光出射用のパターンを形成してなる導光板において、光出射用のパターンが断面Ｖ字状の直線状溝と円錐状の凹部の組み合わせからなるものであり、好適な態様において、直線状溝は光入射面と垂直方向に配設され、溝の傾斜面の面積が光入射面から離れるにつれて大きくなるように形成されている。
【００１１】
また本発明の好適な態様において、円錐状凹部は隣接する溝と溝の間に配設され、円錐形状が光入射面から離れるにしたがって大きくなるように形成されている。
【００１２】
直線状溝と円錐状凹部を組合せることにより、導光板内を種々の方向に進む光に対し、それをほぼ光出射面方向に向けることができ、これにより高い輝度を得ることができる。円錐状凹部の分布や形状を変えることにより輝度分布を任意に調整することができる。また円錐状凹部が溝と溝との間に存在することによって、直線状溝のある部分とその間の部分との輝度差を解消することができ、光出射用のパターンを目立たなくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の導光板を図面を参照して詳述する。
【００１４】
図１は本発明の導光板１０の一実施例を示す斜視図で、この図では本発明の特徴である光出射用のパターンをわかりするために、光出射面１０ｂを下に、裏面１０ｃを上に示している。また光出射用のパターンは現実のサイズよりも拡大して記載している。
【００１５】
この導光板１０は１側端面１０ａが厚く、それから離れるにしたがって厚さが減少するような断面くさび状の板からなり、側端面１０ａ側に光源２が配置され、光入射面をなす。例えば、光入射面側の導光板の厚みは通常１０〜２mmであり、これに対し光入射面と反対側端面側の厚みはそれより薄く、３〜０．２mmの範囲とすることが好ましい。尚、図示する実施例では導光板の形状がくさび形状である場合を示したが、本発明において導光板は上下面が平行であってもよく、また一部平行で途中からくさび形状となるものであってもよい。くさび状にした場合には、輝度の面積分布をより均一にすることができる。
【００１６】
裏面１０ｃに設けられた光出射用のパターン３０は、光出射面１０ｂと垂直な方向（以下、Ｙ方向という）に形成された多数の断面Ｖ字状の直線状溝３１と、これら直線状溝３１の間に形成された円錐状凹部３２とからなり、導光板内を臨界角内で略Ｙ方向に進む光を光出射面１０ｂ側に向ける。
【００１７】
直線状溝３１は、図２（ａ）に示すように両側の傾斜面３１ａ、３１ｂと裏面１０ｃとのなす角Ａ及びＢが等しいか略等しいＶ字状で、頂角θ1は６０〜１２０゜、好ましくは７０〜１００゜の範囲とする。頂角θ1が６０゜より小さい場合、光を出射面に対し垂直に向ける効果が弱い。また本発明の導光板を射出成形等により製造する際の製造上の観点からも６０゜以上が好ましい。即ち６０゜より小さいと成形用の型を加工する刃（バイト）の耐久性が悪くなり、型からの導光板の取り出しがしにくくなる。頂角θ1が１２０゜より大きいと、溝による光出射効果が弱くなる。
【００１８】
また直線状溝３１は、光入射面１０ａ側から離れるにつれ傾斜面の面積が大きくなるように形成されている。傾斜面の面積は、溝の幅或いは深さを変化させることにより変化するが、この場合、光入射面１０ａと平行な断面の形状は相似形とし、溝の幅及び深さを大きくする。このように溝の大きさを変化させることによりＹ方向に沿った輝度の均一性を高めることができる。
【００１９】
直線状溝３１の深さは、導光板の全体の大きさや構成により異なる。一例として縦４５mm横６０mm程度の導光板では、一番浅いところ（光入射面１０ａ側）で約５０〜２００μｍ、一番深いところで約３００〜３５０μｍが好ましい。
【００２０】
直線状溝３１の溝と溝との間隔（ピッチ）は、拡散フィルムを通したときにパターンが見えない程度とすることが好ましく、溝の中心線（谷部）の間隔で１０００μｍ以下が好ましい。
【００２１】
円錐状凹部３２は、導光板内で種々の方向に向う光に対して、光出射面方向に光を向ける機能を有し、これにより、直線状溝のみの場合に比べ輝度を向上するとともに、直線状溝による線状のパターンを目立たなくする効果がある。
【００２２】
円錐状凹部３２の頂角θ2は、図２（ｂ）に示すように４５〜９０゜が好ましく、さらに好ましくは６０〜８０゜の範囲とする。頂角θ2が４５°より小さいと、成形時に型から取外しにくくなる。９０゜より大きくすると、直線状溝３１のピッチを広げることになり、輝度分布の微調整が難しくなる。
【００２３】
円錐状凹部３２は、光入射面１０ａ側から離れるにつれ大きくなるように形成されている。この場合にも「大きくなる」とは、光入射面１０ａと平行な断面の形状は相似形であって、円錐の底部直径及び深さが大きくなるという意味であり、このように凹部の大きさを変化させることによりＹ方向に沿った輝度の均一性を高めることができる。
【００２４】
深さは、導光板の全体の大きさや構成により異なる。一例として縦４５mm横６０mm程度の導光板では、一番小さい円錐状凹部３２の深さは約１０〜５０μｍ、一番深大きい凹部３２の深さは約３００〜６００μｍが好ましい。
【００２５】
円錐状凹部３２の溝方向（Ｙ方向）のピッチは、均等でも凹部の大きさに合せて変化させてもよく、頂点間の間隔で数１０〜数１００μｍとする。
【００２６】
光出射面１０ｂは、平滑であってもよいが、光出射面から効率よく光を出射させるために、ドット、ストライプ、梨地状等の光拡散パターンを設けることが好ましい。光拡散パターンは光出射面１０ｂ上に印刷によって形成することも可能であるが、後述するように射出成形によって本発明の導光板を製造する際に、裏面１０ｃの光出射用パターンと同時に光出射面１０ｂの光拡散パターンを設けるようにすることが好ましい。
【００２７】
導光板の素材は特に限定されないが、射出成形で製造できるという製法上の利点及び透明性及び屈折率等の光学特性からポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレートと他の（メタ）アクリレートとの共重合体、ポリカーボネート等の透明樹脂を用いることが好ましい。
【００２８】
本発明の導光板は、上記樹脂を用いて、射出成形或いはコンプレッション成形することにより製造することができ、このとき上述した光出射用パターン３０及び光拡散パターンを導光板１０の両面に形成することができる。
【００２９】
このような構成の導光板は、図３に示した面状光源装置の導光板１として用いることができる。光源２から導光板１内に入射した光は、直線状溝３１或いは円錐状凹部３２の各傾斜面において進行方向を変更され、光出射面１０ｂ方向に向けられる。この際、直線状溝３１の傾斜面は一定の方向を向いているのに対し、円錐状凹部３２の傾斜面は曲面になっているので、種々の方向に進む光を光出射面側に向けることができる。また導光板内の光量は光入射面１０ａから離れるにつれて減少するが、光入射面１０ａから離れるにつれてＶ字状溝３１及び円錐状凹部３２の各傾斜面の面積が増加するので、光出射面１０ｂに向う光の割合が多くなり、全体として均一な分布で光出射面１０ｂから光が出射される。これにより面状光源装置の均一な輝度分布を達成できる。
【００３０】
このように本発明の導光板は、単独で用いた場合にも面状光源装置の輝度を向上させ且つ均一な輝度分布とすることができるが、更に光出射用パターン３０を見えなくさせて、光の均一度を高めるために拡散フィルムを光出射面上に置くことが好ましい。また光出射面或いは裏面に公知のプリズムシートを併用してもよく、その場合さらに高い輝度が得られる。
【００３１】
【実施例】
実施例１
ＰＭＭＡ樹脂を用いて、縦及び横のサイズが３インチで、断面形状がくさび形（厚さ：最厚部３ｍｍ、最薄部０．５ｍｍ）の導光板を射出成形により成形した。この射出成形により導光板の裏面には、図１に示すようにＶ字状溝と、円錐状凹部を形成し、光出射面には粗面ドットパターンを形成した。Ｖ字状溝は両傾斜面のなす角度が７０°で、光入射面の深さが１５０μｍで、入射面から離れるにつれて幅及び深さが大きくなるようし、光入射面の反対面の深さ３５０μｍとなるようにした。溝間の間隔（溝の谷と谷との間）は５００μｍとした。
【００３２】
一方、円錐状凹部は頂角６０°で、光入射面の深さを３５μｍとし、光入射面から離れるにつれて大きくなるようし、光入射面の反対面の深さを４５０μｍとした。凹部間のピッチ（頂点と頂点の間隔）は均等に５００μｍとした。
【００３３】
この導光板の厚みが厚い方の辺に、２．６φの冷陰極管を設置し、冷陰極管の周囲に反射フィルム（商品名ＧＲ３８Ｗ：（株）きもと）を巻き付けた。また導光板の下側に反射板（商品名：レフホワイト：（株）きもと）を設置するとともに、導光板の光出射面側に拡散フィルム（商品名ライトアップＭＸ：（株）きもと）とを積層しバックライトを作製した。
【００３４】
このバックライトに管電流５ｍＡを流し、バックライトを点灯し、輝度を測定した。輝度測定は輝度計ＢＭ−８（（株）トプコン製）を用いて図４に示すように９点の測定値の平均を取った。その結果、平均３６００cd／ｍ2の輝度が得られた。
比較例
導光板として裏面が平らである以外は実施例１と同様の構成のものを用い、実施例１と同様に比較用バックライトを作製した。このバックライトについても実施例１と同様に輝度を測定した結果、平均３０００cd／ｍ2の輝度しか得られなかった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明による導光板は、光出射用パターンとして断面Ｖ字状の直線溝と円錐状凹部とを組合せることにより、正面方向の高い輝度と均一な輝度分布が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導光板の一実施例を示す斜視図。
【図２】本発明の導光板における光出射用パターンの要部を示す図で、（ａ）はＶ字状直線溝の断面図、（ｂ）は円錐状凹部の断面図。
【図３】本発明及び従来の導光板が適用される面状光源装置の概略構成図。
【図４】面状光源装置（バックライト）の輝度測定方法を説明する図。
【符号の説明】
１０・・・・・・導光板
１０ａ・・・・・・光入射面
１０ｂ・・・・・・光出射面
１０ｃ・・・・・・裏面
２０・・・・・・光源
３０・・・・・・光出射用パターン
３１・・・・・・直線状溝
３２・・・・・・円錐状凹部
【図１】
0003886072.tif 000002
【図２】
0003886072.tif 000003
【図３】
0003886072.tif 000004
【図４】
0003886072.tif 000005