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Title:
LIGHT GUIDE PLATE, SURFACE ILLUMINATION DEVICE, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND MANUFACTURING METHOD FOR THE LIGHT GUIDE PLATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/099219
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a light guide plate that can improve light use efficiency and luminance distribution characteristics and allows a decrease in thickness, a surface illumination device, a liquid crystal display device, and a method of manufacturing light guide plates. A light guide plate (4) is equipped with a light projection surface (41), a light reflection surface (42) that faces the light projection surface (41), and a light incident surface (43a) having a protrusion (43c) that continues along the edge of the light projection surface (41). The light incident on the protrusion (43c) enters the same, undergoes total reflection at the inner surface of the light incident surface (41), and is diffused inside the light guide plate (4). The protrusion (43c) can effectively shield incident light compounds projected toward the upper portion of the light incident surface (43a), which improves the light use efficiency as well as the luminance distribution characteristics. The light guide plate (4) is manufactured by means of punching press process.

Inventors:
SASAKI JUN (JP)
KUDO YASUYUKI (JP)
AOKI MAKOTO (JP)
NAGATA YOSHIHIDE (JP)
FUKUDA MARIKO (JP)
OCHIAI MASAHIRO (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/052114
Publication Date:
August 13, 2009
Filing Date:
February 06, 2009
Export Citation:
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Assignee:
SONY CORP (JP)
SASAKI JUN (JP)
KUDO YASUYUKI (JP)
AOKI MAKOTO (JP)
NAGATA YOSHIHIDE (JP)
FUKUDA MARIKO (JP)
OCHIAI MASAHIRO (JP)
International Classes:
F21S2/00; G02B6/00; G02F1/13357; F21Y101/02
Domestic Patent References:
WO2008013304A12008-01-31
Foreign References:
JP2004296346A2004-10-21
JP2001243825A2001-09-07
JP2002196151A2002-07-10
JP2005228718A2005-08-25
Attorney, Agent or Firm:
OMORI, Junichi (Matrice Bldg.2-13-7, Minamiaoyama,Minato-K, Tokyo 62, JP)
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Claims:
 光出射面と、
 前記光出射面と対向する光反射面と、
 前記光出射面側から前記光反射面側に向かって突出量が漸次小さくなる突出部を有し前記突出部が前記光出射面側の端部に形成された光入射面と
 を具備する導光板。
 請求項1に記載の導光板であって、
 前記突出部は、前記光出射面の縁部に沿って前記光入射面に連続的に形成されている
 導光板。
 請求項2に記載の導光板であって、
 前記導光板の厚さは、0.30mm以下である
 導光板。
 請求項3に記載の導光板であって、
 前記光入射面は、前記光反射面側から前記光出射面側に向かう多数の筋状の凹部を有する
 導光板。
 請求項3に記載の導光板であって、
 前記光入射面は、前記光入射面の長手方向に沿って粗度の分布を有する
 導光板。
 請求項1に記載の導光板であって、
 前記光入射面は、前記光入射面の長手方向に沿って配列された複数列のプリズムからなるプリズム面である
 導光板。
 請求項6に記載の導光板であって、
 前記プリズム面は、前記光反射面側から前記光出射面側に向かう多数の筋状の凹部を有する
 導光板。
 請求項1に記載の導光板であって、
 前記突出部は、前記光出射面側から前記光反射面側に向かって傾斜するテーパー面を有する
 導光板。
 請求項1に記載の導光板であって、
 前記光反射面は、前記光入射面から遠ざかるに従って高密度に形成された曲面状のドットパターンを有する
 導光板。
 請求項1に記載の導光板であって、
 前記光出射面は、前記光入射面と平行な方向に配列された多列のプリズムパターンを有する
 導光板。
 光出射面と、
 前記光出射面と対向する光反射面と、
 前記光出射面側から前記光反射面側に向かって突出量が漸次小さくなる突出部を有し前記突出部が前記光出射面側の端部に形成された、光入射面を含む4つの側面と
 を具備する導光板。
 請求項11に記載の導光板であって、
 前記突出部は、前記光出射面の縁部に沿って前記側面に連続的に形成されている
 導光板。
 請求項11に記載の導光板であって、
 前記4つの側面は、前記光反射面側から前記光出射面側に向かう多数の筋状の凹部を有する
 導光板。
 光出射面と、前記光出射面と対向する光反射面と、前記光出射面側から前記光反射面側に向かって突出量が漸次小さくなる突出部を有し前記突出部が前記光出射面側の端部に形成された光入射面とを含む導光板と、
 前記導光板の前記光入射面に配置された光源と
 を具備する面発光装置。
 請求項14に記載の面発光装置であって、
 前記光源は、点光源である
 面発光装置。
 光出射面と、前記光出射面と対向する光反射面と、前記光出射面側から前記光反射面側に向かって突出量が漸次小さくなる突出部を有し前記突出部が前記光出射面側の端部に形成された光入射面とを含む導光板と、
 前記導光板の前記光入射面に配置された光源と、
 前記導光板の前記光出射面側に配置された液晶表示素子と
 を具備する液晶表示装置。
 透光性樹脂からなるプラスチックシートを準備し、
 前記プラスチックシートを枠状に打ち抜いて導光板の外形を形成する
 導光板の製造方法。
 請求項17に記載の導光板の製造方法であって、
 前記打ち抜き工程は、前記プラスチックシートの一方の表面の縁部に沿って連続する突出部を有する断面を形成する
 導光板の製造方法。
 請求項17に記載の導光板の製造方法であって、
 前記プラスチックシートを準備する工程は、長尺の前記プラスチックシートを成形する工程であり、
 前記プラスチックシートを成形する工程は、前記プラスチックシートの表面に幾何学模様を転写する工程を有する
 導光板の製造方法。
Description:
導光板、面発光装置、液晶表示 置及び導光板の製造方法

 本発明は、エッジライト型のバックライ ユニットに用いられる導光板、これを備え 面発光装置、液晶表示装置及び導光板の製 方法に関する。

 液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)は、 ラウン管(CRT:Cathode Ray Tube)と比較して低消 電力かつ小型化、薄型化が可能であり、現 では、携帯電話、携帯型ゲーム機、デジタ カメラ、PDA(Personal Digital Assistants)等の小型 機器から、大型サイズの液晶テレビに至るま で、様々なサイズのものが幅広く使用されて いる。

 液晶表示装置は透過型、反射型等に分類 れ、特に透過型液晶表示装置は、液晶表示 ネルと、照明光源としてバックライトユニ トを備えている。バックライトユニットは 光源を液晶表示パネルの直下に配置する直 型のほか、エッジライト型がある。エッジ イト型のバックライトユニットは、液晶表 パネルの背面に配置される導光板と、この 光板の側面に配置された光源と、導光板の 出射面とは反対側の面を覆う反射板等で構 されている。

 これら各方式のバックライトユニットに いられる光源には、従来より、白色光を発 する冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp) 広く用いられている。特に近年、携帯電話 のモバイル用途のディスプレイには、発光 イオード(LED:Light Emitting Diode)を光源に用い るバックライトユニットが有望視されている 。

 エッジライト型のバックライトユニット おいて、光源から出射された光は、導光板 入射面から導光板の内部に入り、導光板の 射面と反射面において全反射を繰り返しな ら導光板の内部を伝播する。その途中で、 は、反射面に形成された拡散パターンで拡 され、出射面に対する入射角が臨界角以下 なった場合に出射面から出射して、液晶表 パネルの照明光となる。このような光学特 が得られるように、導光板の設計は最適化 れている。

 その一方で、エッジライト型のバックラ トユニットにおいては、光の利用効率の向 と面内の輝度分布の向上が求められている すなわち、光源から出射された光を導光板 内部へ効率良く入射させるとともに、導光 内部を伝播した光が外部へ漏洩することを ぐ必要がある。また、光源にLEDを用いた場 、光源から射出される光は導光板の入射面 ら扇状に広がって導光板内部へ伝播する。 の結果、導光板内部において光が伝播しな 領域が発生しやすくなるため、導光板の設 の最適化のみでは、導光板の出射面から均 に光を出射させることが困難である。

 上記の問題を解消するため、例えば特許 献1には、導光板の入射面を粗面化すること で、入射面における光の拡散を利用し、輝度 ムラを低減することが開示されている。また 、特許文献2及び特許文献3には、導光板の入 面にプリズム又は曲面状の凹凸を設けるこ で、輝度ムラを低減することが開示されて る。

特開2001-243825号公報

特開2002-196151号公報

特開2005-228718号公報

 特許文献1に記載の導光板においては、光 源からの光を入射時に無方向的に強制拡散す るため、入射後の光の進行方向も無方向とな り、導光板の面方向だけでなく厚さ方向にも 分散されることになる。その結果、導光板内 を全反射により進行するはずの光が導光板の 側面や裏面から抜けてしまい、光の利用効率 が低下するという問題がある。

 また、特許文献2,3に記載の導光板におい は、光の入射面にプリズム又は曲面状の凹 が形成されているため入射面が平坦でなく り、その結果、凹凸部分での光の屈折ある は反射によって、光を効率よく導光板の内 へ入射させることができないという問題が じる。したがって、この構成においても、 の利用効率の向上と輝度分布の改善を図る とが困難である。

 さらに近年、携帯電話に代表される携帯 報端末や携帯型ゲーム機の分野においては 液晶表示装置のさらなる薄型化が求められ いるため、導光板の薄肉化は必須の検討課 となり得る。しかしながら、導光板の薄肉 に伴い、入射面への光の入射効率は低下し 光の利用効率の向上と輝度分布特性の改善 ますます困難になる。

 以上のような事情に鑑み、本発明の目的 、光の利用効率及び輝度分布特性を改善で る、薄肉化にも対応可能な導光板、面発光 置、液晶表示装置及び導光板の製造方法を 供することにある。

 上記目的を達成するため、本発明の一形態 係る導光板は、光出射面と、光反射面と、 入射面とを具備する。
 上記光反射面は、上記光出射面と対向する 上記光入射面は、突出部を有する。上記突 部は、上記光出射面側から上記光反射面側 向かって突出量が漸次小さくなる。上記突 部は、上記光出射面側の端部に形成されて る。

 また、本発明の一形態に係る面発光装置は 導光板と、光源とを具備する。
 上記導光板は、光出射面と、光反射面と、 入射面とを有する。上記光反射面は、上記 出射面と対向する。上記光入射面は、突出 を有する。上記突出部は、上記光出射面側 ら上記光反射面側に向かって突出量が漸次 さくなる。上記突出部は、上記光出射面側 端部に形成されている。
 上記光源は、上記導光板の上記光入射面に 置されている。

 さらに、本発明の一形態に係る液晶表示装 は、導光板と、光源と、液晶表示素子とを 備する。
 上記導光板は、光出射面と、光反射面と、 入射面とを有する。上記光反射面は、上記 出射面と対向する。上記光入射面は、突出 を有する。上記突出部は、上記光出射面側 ら上記光反射面側に向かって突出量が漸次 さくなる。上記突出部は、上記光出射面側 端部に形成されている。
 上記光源は、上記導光板の上記光入射面に 置されている。
 上記液晶表示素子は、上記導光板の上記光 射面側に配置されている。

 上記導光板は、光入射面の光出射面側の 部に上記構成の突出部を有しているため、 源の高さが導光板の厚さ寸法と同等以上の 合、光入射面と光源との間には突出部の突 長に相当する離間距離が形成される。通常 光源としての発光ダイオードから射出され 光は指向性を有しているため、光入射面か 導光板内部を扇状に伝播する。上記導光板 は、突出部の形成により、光源から射出さ 光入射面へ入射する光をある程度の拡がり もって光入射面に入射させる。これにより 入射光Lの指向性が緩和され、光源を光入射 面に接触配置させる場合に比べて、光源の配 置部位における光入射面上の輝点の発生が抑 えられる。

 また、光入射面の近傍位置において光を 範囲にわたって拡散させることが可能とな ため、導光板の四隅位置や光源の間などを 播する光の量を多くして、導光板内部を透 する光の均一性を高め、面内輝度分布の改 を図ることが可能となる。さらに、光入射 に直交する両側面及び、光入射面と対向す 側面へ直接到達する光の量を低減できるた 、これらの側面から外部へ透過する光の量 少なくなる。これにより、光利用効率の向 を図ることが可能となる。

 さらに、光入射面が上記突出部を有する とにより、突出部に入射した光は、突出部 透過し光出射面の内面で全反射して導光板 内部を伝播する。このように、光入射面の 部へ向けて射出される入射光成分を突出部 効果的に遮蔽できるため、光利用効率の向 が図れるようになる。なお、上記突出部は 光出射面の縁部に沿って光入射面に連続的 形成されている場合のほか、光出射面の縁 に沿って光入射面に間欠的に形成されてい もよい。

 上記導光板は、それが薄肉に形成されて る場合にも顕著な効果を発揮する。すなわ 、導光板の光入射面部分の厚さが光源の高 (厚さ)以下で構成される場合、上記突出部 有効に機能させることができるので、光の 用効率及び輝度分布特性の改善を同時に実 することが可能となる。

 光入射面は、その長手方向に沿って配列さ た複数列のプリズムからなるプリズム面で ってもよい。
 これにより、光入射面における光の拡散効 が高まり、輝度ムラの低減を図ることがで る。光入射面は、上記プリズム面に限られ 、他のレンズ形状であってもよい。

 一方、本発明の他の形態に係る導光板は、 出射面と、光反射面と、光入射面を含む4つ の側面とを具備する。
 上記光反射面は、上記光出射面と対向する 上記側面は、突出部を有する。上記突出部 、上記光出射面側から上記光反射面側に向 って突出量が漸次小さくなる。上記突出部 、上記光出射面側の端部に形成されている

 光入射面を含む4つの側面に上記突出部が 形成されることによって、導光板の側面と反 射板との間の隙間内を正面方向へ伝播する光 を突出部で捕捉して導光板の内部へ再入射さ せることが可能となる。これにより、導光板 の周縁部に偏った輝度上昇を緩和することが できる。

 上記導光板において、上記光入射面は、 記光反射面側から上記光出射面側に向かう 数の筋状の凹部を有する構成とすることが きる。これにより、導光板の厚さ方向への の拡散を抑制し、導光部を透過する光の全 射効率の低下を抑えて、光の利用効率を損 うことなく出射強度の面内均一性の向上を ることが可能となる。

 さらに、上記構成において、上記光入射 は、ある程度の粗度を有する構成とするこ ができる。光入射面を粗面化することによ 、入射光を光入射面においてある程度散乱 せ、かつ、無方向化することが可能となる その結果、導光板内部における光の透過分 の均一化を実現することが可能となる。ま 、光入射面の表面粗さがその長手方向に適 なランダム性をもって分布することによっ 、上記効果をより一層高めることが可能と る。

 そして、本発明の一形態に係る導光板の 造方法は、透光性樹脂からなるプラスチッ シートを準備することを含む。上記プラス ックシートを枠状に打ち抜くことで、導光 の外形が形成される。これにより、上記プ スチックシートの一方の表面の縁部に沿っ 連続する突出部を有する打ち抜き断面を備 た導光板を製造することができる。

 上記導光板の製造方法においては、打ち きプレス法によって導光板を製造するよう しているので、射出成形法によっては作製 ることができない、例えば0.30mm以下という 薄型の導光板を容易に製造することが可能 ある。また、導光板の製造を低コストに抑 ることが可能であるとともに、生産性を大 に向上させることが可能である。また、打 抜き刃の大きさを変更することで、種々の 面サイズに対応した導光板の作製にも容易 対応することが可能となる。さらに、打ち き後、導光板の側面に特殊な加工を施すこ なく、打ち抜き断面のままで実使用に供す ことが可能である。

 以上のように、本発明によれば、光の利 効率及び輝度分布特性を改善できる、薄肉 にも対応可能な導光板、面発光装置、液晶 示装置を得ることができる。

 以下、本発明の実施形態を図面に基づき 明する。

 図1は本発明の実施形態による液晶表示装 置1の構成を概略的に示す斜視図である。ま 、この液晶表示装置1の全体構成について説 する。

 本実施形態の液晶表示装置1は、液晶表示 パネル2と、この液晶表示パネル2を背面側か 照明する面発光装置3とを備えている。面発 光装置3は、導光板4、光源5及び反射板6から るバックライトユニット7と、拡散シート8及 び、プリズムシートやレンズシートのような 集光シート9等の適宜の光学シートとで構成 れている。

 液晶表示パネル2は、液晶層を一対の透明 基板で挟み込んだ構造を有している。液晶表 示パネル2の駆動モードは特に限定されず、VA (垂直配向)、IPS(インプレーンスイッチング) TN(ツイストネマチック)等が適用可能である この液晶表示パネル2は、光入射側に配置さ れた第1の偏光子(偏光板)と光出射側に配置さ れた第2の偏光子(偏光板)を備えている。また 、液晶表示パネル2は、カラー画像を表示さ るためのカラーフィルタ(図示略)を有してい る。なお必要に応じて、液晶表示パネル2は 液晶層等の複屈折を光学的に補償するため 位相差フィルム等を含む構成とされる。

 バックライトユニット7は、エッジライト 型バックライトユニットで構成されている。 バックライトユニット7は、透光性材料から る導光板4と、この導光板4の一側面部に配置 された光源5と、導光板4の光出射面とは反対 の面を覆う反射板6等を備えている。反射板 6は、反射シート、鏡面金属フレーム、白色 どの反射性の高い樹脂フレームなどを含む 光源5は、LED(発光ダイオード)等の複数の点 源で構成されている。なお、蛍光管等の線 源を用いることも可能である。

 図2は導光板4の側面図、図3は導光板4の平 面図、図4は導光板4の底面図、図5は図3にお る[A]-[A]線断面図、図6は導光板4の要部斜視 である。導光板4は、ポリカーボネート樹脂 アクリル樹脂等の透明なプラスチック材料 構成されている。本実施形態では、導光板4 は、上記透明樹脂材料のプラスチックシート を所定の大きさに打ち抜いて製作される。導 光板4の大きさの具体例として、本実施形態 は、67mm(横)×35mm(縦)×0.25mm(厚さ)である。

 図3から図5に示すように、導光板4は、導 板本体である導光部40と、光出射面41と、光 反射面42と、4つの側面43を有する薄板で構成 れている。光出射面41と光反射面42は互いに 対向する導光板4の2つの主面に相当する。導 板4の4つの側面43のうち、1つは光入射面43a なる第1の側面に相当し、他の3つはそれ以外 の第2の側面43bに相当する。光入射面43aは導 板4の短辺側の側面でもよいし、長辺側の側 でもよい。導光板4の光反射面42及び、光入 面43aを除く他の3つの側面43bは、反射板6に って覆われている。なお、光入射面43a側も 射板6で覆われていても良い。

 導光板4の4つの側面43は、光出射面41側か 光反射面42側に向かって突出量が漸次小さ なる突出部43cをそれぞれ有している。突出 43cは、光入射面43aの光出射面41側の端部に形 成されており、特に本実施形態では、光出射 面41の縁部に沿って連続して形成されている これらの突出部43cは、後述するように、導 板4がプラスチックシートを枠状に打ち抜き プレスして製作される際に、側面43に同時に 成される。プレスの方向は、光反射面42側 ら光出射面41側へ向かう方向である。なお、 突出部43cを含む各側面43の後述する表面性状 、当該導光板4の製造方法に由来する。

 突出部43cは略三角形状を有しており、そ 突出長は特に限定されないが、本実施形態 は、約10μmである。突出部43cの上面側(光出 面41側)の表面は、光出射面41と同一の平面 に属し、光出射面41に連続的に形成されるこ とで、光出射面41の縁部を形成している。突 部43cの下面側(光反射面42側)の表面は、光出 射面41側から光反射面42側に向かって傾斜す テーパー面となっている。これにより、側 43は、厚み方向の所定の位置から光出射面41 向かいテーパー状に拡大する形状を有して る。側面部43の高さに対する突出部43cの高 の割合は、例えば、10分の1以下である。

 導光板4の光出射面41には、図3及び図5に すように、プリズムパターン41aが形成され いる。このプリズムパターン41aは、光出射 41から出射される光を拡散するための光拡散 パターンとして機能し、光入射面43aとなる一 方の側面43と平行な方向に多数配列されてい 。プリズムパターン41aは光出射面41の全域 形成されていてもよいし、光出射面41に部分 的に形成されていてもよい。また、プリズム パターンに限られず、トロイダルレンズパタ ーンやレンズアレイパターン等の他の光拡散 性パターンを採用してもよい。

 一方、導光板4の光反射面42は、光入射面4 3aから入射し導光部40を透過した光を光出射 41側へ反射する機能を有している。光反射面 42には、図4及び図5に示すように、凹型曲面 のドットパターン42aが形成されている。ド トパターン42aは、光反射面42で反射する光を 拡散するためのものであり、光入射面43aから 遠ざかるに従って、互いの形成間隔が狭まる ように高密度に形成されている。ドットパタ ーン42aは凹型に限らず、凸型、あるいは凸型 と凹型の結合型でもよい。ドットパターン42a に代えて、光反射面42全体をシボ面にしても 同様の光拡散作用が得られる。

 そして、導光板4の光入射面43aを含む側面 43には、図6に示すように導光板4の厚さ方向 多数の筋状の微小な凹部(溝)43dが形成されて いる。これにより、側面43は、その長手方向 表面の凹凸分布が形成される。凹部43dの形 は、三角形状、平坦状、曲面状であっても い。凹部43dの形成間隔は規則性を有してい もよいが、非規則的であってもよい。また 側面43はある程度の表面粗さを有している 側面43の凹部と凸部の間に表面粗度の違いを もたせてもよく、この場合、側面43の長手方 に粗度の分布をもたせることができる。

 光入射面43aの表面粗さは特に限定されな 。光入射面43aの表面粗さは、例えば、Ra(中 線平均粗さ)0.2μm以上0.7μm(Rz(最大粗さ)2μm以 上7μm以下、Rzjis(10点平均粗さ)2μm~5μm)とする とができる。これにより、光入射面43aにお て光を効率よく散乱させて輝度ムラの低減 図ることができる。

 また、光入射面43aの表面粗さは、光源光 波長以下であってもよい。これにより、光 射面43aにモスアイ効果が発現し、光入射面4 3aに入射する光の反射が抑えられ、光の利用 率の向上を図ることができる。ここでいう モスアイ効果」とは、対象となる光の波長 下の周期で凹凸構造(例えば突起構造)が形 された層に対して光が入射したときに発現 る反射防止機能を意味する。光は上記凹凸 造を構造体としてではなく、あたかも屈折 が連続的に変化する層として認識するため 、界面反射が抑制され、反射防止機能が発 する。

 光入射面43aの粗度は、プラスチックシー の打ち抜き条件によって調整することが可 である。また、打ち抜き後の導光板4の側面 に後加工を施して、目的とする粗度に調整す ることも可能である。加工方法としては、ロ ータリーカッターやヤスリ等を用いた研削処 理が挙げられる。

 図7は、光源5と導光板4の光入射面43aとの 係を示す要部側面図である。光源5は発光ダ イオード(LED:Light Emitting Diode)で構成され、 の光出射面が導光板4の光入射面43aに対向配 されている。特に、光源5は、導光板4の突 部43cを挟んで光入射面43aに対向するように 置されており、光源5と光入射面43aの間に少 くとも突出部43cの突出長に相当する大きさ 離間距離Xが形成されている。本実施形態で は、離間距離Xは、約10μm程度とされる。

 導光板4の光入射面43aに配置される光源5 数及び位置は特に限定されない。本実施形 では、光入射面43aの中央部及びその両側に 3つ、それぞれ等間隔に配置されている。ま 、個々の光源5を構成するLEDチップの大きさ 又は厚さ(高さ)は特に制限されない。LEDチッ は白色光を出射する白色LEDが用いられる。 お、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の三色のLED ップを用い、導光板4内で混色して白色を形 成するようにしてもよい。

 本実施形態の液晶表示装置1は以上のよう に構成される。次に、この液晶表示装置1の 本動作について説明する。

 導光板4の光入射面43aに入射した光源5か の射出光は、光出射面41と光反射面42のそれ れの内面において全反射を繰り返すことで 光部40内を伝播する。光反射面42のドットパ ターン42aで拡散された光は、全反射条件が崩 れることで、光出射面41から出射される。特 、ドットパターン42aが光源5から遠ざかるに 従って高密度に形成されることによって、導 光板4の面内においてほぼ均一な輝度分布を って光出射面41から光を出射させることが可 能である。

 また、光出射面41にはプリズムパターン41 aが形成されていることにより、光出射面41か ら出射される光は一定の広がりをもって拡散 出射される。さらに、導光板4の光反射面42及 び側面43bから漏れ出た光は、反射板6にて反 されて、再度、導光板4内に入射される。こ により、光の利用効率が高められる。

 導光板4の光出射面41から出射された光は 拡散シート8及び集光シート9を介して液晶 示パネル2へ入射される。拡散シート8は、導 光板4からの出射光をむらなく拡散し、面内 おける輝度の均一性を向上させる。集光シ ト9は、拡散シート8から出射した光を正面方 向に集光して液晶表示パネル2へ入射させて 液晶表示パネル2の正面輝度を向上させる。 晶表示パネル2に入射した光は、画素ごとに 透過量が制御された後、カラーフィルタ(図 略)を介して観察者側へ出射される。これに り、液晶表示パネル2の前面にカラー画像が 表示される。

 次に、本発明の一実施形態に係る導光板4 の詳細について説明する。

 本実施形態の導光板4は、上述のように、 光入射面43aを構成する側面43の光出射面41側 端部に突出部43cを有している。このため、 入射面43aとこの光入射面43aに対向して配置 れる光源5との間には、図7に示したように突 出部43cの突出長に相当する離間距離Xが形成 れる。通常、発光ダイオードから射出され 光は指向性を有し、光入射面43aから導光部40 内を扇状に伝播する。本実施形態では、離間 距離Xの形成により、光源5から射出され光入 面43aへ入射する光(以下「入射光」という。 )Lは、ある程度の拡がりをもって光入射面43a 入射する。これにより、入射光Lの指向性が 緩和され、光源5を光入射面43aに接触配置さ る場合に比べて、光源5の配置部位における 入射面43a上の輝点の発生が抑えられる。

 また、光入射面43aの近傍位置において光 広範囲にわたって拡散させることが可能と るため、導光板4の四隅位置や光源5の間な を伝播する光の量を多くして、導光部40内を 透過する光の均一性を高め、面内輝度分布の 改善を図ることが可能となる。さらに、光入 射面43aに直交する両側面43b及び、光入射面43a と対向する側面43bへ直接到達する光の量を低 減できるため、これらの側面43bから外部へ透 過する光の量が少なくなる。これにより、光 利用効率の向上を図ることが可能となる。

 加えて、本実施形態の導光板4においては 、導光板4の光入射面43aが適度な表面粗さを しているため、入射光Lを光入射面43aにおい ある程度散乱させ、かつ、無方向化するこ が可能となる。その結果、導光部40におけ 光の透過分布の更なる均一化を実現するこ が可能となる。また、光入射面43aの表面粗 がその長手方向に適度なランダム性をもっ 分布することによって、上記効果をより一 高めることが可能となる。このような効果 、導光板4の板厚が薄いほど、より顕著とな 。

 図8は導光板4の光入射面43aの要部拡大平 図である。光入射面43aには多数の微細な筋 の凹部43dが形成されているため、図8に示す うに、入射光Lを面内の各方向に拡げる機能 を果たす。その結果、光入射面43aにおける入 射光Lの無方向化を強めて、導光部40における 光の透過分布の更なる向上を図ることが可能 となる。また、凹部43dが導光板4の厚さ方向 沿って形成されているため、導光板4の厚さ 向への光の拡散が抑制される。これにより 導光部40を透過する光の全反射効率の低下 抑制されるため、光の利用効率を損なうこ なく出射強度の面内均一性の向上を図るこ が可能となる。

 一方、導光板4の光入射面43aと光源5の間 離間距離Xの存在により、光源5から光出射面 41側へ漏れ出る入射光Lの成分が発生し得る。 しかし、本実施形態では導光板4の光入射面43 aに突出部43cが形成されているため、この突 部43cで入射光Lの漏出を遮る機能を得ること 可能となる。

 図9(A)は、突出部43cのない光入射面44aを示 している。この場合、光入射面43aの上部で反 射し外部へ漏出する入射光成分Laが現れてし い、光の利用効率が損なわれてしまう。こ に対して、図9(B)のように突出部43cを有する 光入射面43aによれば、光入射面43aの上部に向 かう入射光成分Laを突出部43cの内部へ効果的 導くことが可能となる。突出部43cに入射し 光は、突出部43cを透過し光出射面41の内面 全反射して導光部40内を伝播する。このよう に、光入射面43aの上部へ向けて射出される入 射光成分Laを突出部43cで効果的に遮蔽できる め、光利用効率の向上が図れるようになる

 このような突出部43cの遮光効果を高める め、突出部43cは図10(A)~(C)に示す形状に形成 れることができる。図10(A)は突出部43cが勾 が一定の平面状のテーパー面43t1を有する例 示しており、図10(B)及び(C)は勾配が漸次変 する曲面状のテーパー面43t2及び43t3を有する 例をそれぞれ示している。

 一方、本実施形態の導光板4は、光入射面 43a以外の他の3つの側面43bも、光入射面43aと 様の構成を有していることにより、以下の 果を得ることができる。

 第1に、各々の側面43bが適度な表面粗さ又 は粗さ分布を有しているので、導光部40を透 し側面43bに到達した光をランダムに拡散し 反射させることが可能となる。これにより 光出射面41の面内における輝度の均一性を めることが可能となる。また、側面43bを透 する光の量を低減して光の利用効率を高め ことが可能となる。さらに、反射板6で反射 導光板4へ再入射する際に適度な光散乱効果 を得ることができる。

 第2に、各々の側面43bが厚さ方向に沿った 筋状の微細な凹部43dを有しているので、上述 の効果に加えて、導光板4の主たる面内にお る反射散乱効率が高められる。これにより 光出射面から出射される光の面内均一性を 上させることが可能となる。

 第3に、各々の側面43bが光出射面41側に突 部43cを有しているので、導光板4の側面43bと 反射板6との間の隙間内を正面方向へ伝播す 光を突出部43cで捕捉して導光部40内へ再入射 させることが可能となる。図11はその様子を すバックライトユニット7の要部断面図であ る。導光板4の側面43bと反射板6の間の隙間Gを 正面方向(図中上方向)へ向かって伝播する光L bは、側面43bの突出部43cに入射し、かつ、突 部43cの適度な粗さを有する表面効果によっ 拡散される。これにより、導光板4の周縁部 偏った輝度上昇を緩和し、輝度分布の改善 図ることができる。

 突出部43cの有無による導光板の光学特性 相違を図15(A)及び(B)に示す。図15(A)は側面に 突出部43cを有しない導光板構成をモデルにし たシミュレーション結果を示し、図15(B)は側 に突出部43cを有する本実施形態の導光板構 をモデルにしたシミュレーション結果を示 ている。導光板の側面が上述した構成の突 部を有することにより、光出射面の全域に を到達させて輝度の面内分布を向上させる とが可能となるとともに、導光板の側面か の光の漏れを抑制することが可能となる。

 本実施形態の導光板4は以上のような導光 特性を有することにより、光利用効率が高く 、面内輝度分布に優れた面発光装置3及び液 表示装置1を得ることができる。また、導光 4が0.30mm以下という極めて薄く形成されてい るため、面発光装置3及び液晶表示装置1の薄 化に大きく貢献することができる。

 次に、本実施形態の導光板4の製造方法に ついて説明する。

 本実施形態の導光板4の製造方法は、透光 性樹脂からなるプラスチックシートを準備す る工程と、このプラスチックシートを枠状に 打ち抜いて導光板4の外形を形成する工程と 有する。導光板4の母材となる上記プラスチ クシートは、溶融押出し成形、熱プレス成 、ロール成形等の各種成形法によって製造 れる。なお、市販の製品を購入することで 記プラスチックシートを準備してもよい。

 図12は、本実施形態において用いられる 光板製造装置11の概略構成図である。導光板 製造装置11は、シート成形部12と、打ち抜き レス部13とを有している。

 シート成形部12には、成形機20が設置され ている。成形機20は、加熱ロール21と、冷却 ール22と、加熱ロール21及び冷却ロール22に 回された第1のエンドレスベルト23とを有し いる。また、成形機20は、加熱ロール21と対 する第1のニップロール24と、冷却ロール22 対向する第2のニップロール25と、第1及び第2 のニップロール24及び25に巻回された第2のエ ドレスベルト26とを有している。

 第1のエンドレスベルト23と第2のエンドレ スベルト26との間には一定の間隙が形成され おり、同一方向に走行するエンドレスベル 23,26の間に透光性樹脂材料が供給されるこ によって、所定厚(例えば0.30mm以下)の長尺の プラスチックシートSが成形される。また、 1のエンドレスベルト23の表面(成形面)にプリ ズムパターンからなる幾何学模様を形成する ことにより、プラスチックシートSの成形と 時に、プラスチックシートSの一方の表面(図 12において上面)にプリズムパターン(41a)を形 することができる。さらに、第2のエンドレ スベルト26の表面(成形面)に凸型又は凹型曲 状のドットパターンからなる幾何学模様を 成することによって、プラスチックシートS 成形と同時に、プラスチックシートSの他方 の表面(図12において下面)に凹型又は凸型曲 状のドットパターン(42a)を転写することがで きる。

 打ち抜きプレス部13には、図13に示す打ち 抜きプレス機30が設置されている。打ち抜き レス機30は、プラスチックシートSの上面側 位置する可動型31と、プラスチックシートS 下面側に位置する固定型32とを有する。可 型31は、固定型32に対して上下方向へ移動自 に構成されている。可動型31及び固定型32の それぞれの内面側には緩衝材33,34が設置され おり、特に、固定型32側の緩衝材34の内部に は、枠状の打ち抜き刃(ビク刃)35が埋設され いる。

 打ち抜きプレス機30は、可動型31と固定型 32との間に供給されたプラスチックシートSを 上下方向からプレスする。このとき、緩衝材 34に埋設した打ち抜き刃35がプラスチックシ トSの下面から進入し、打ち抜き刃35の形状 対応する外形形状を有するシート片を作製 る。この作製されたシート片によって、本 施形態の導光板4が構成される。

 打ち抜きプレス機30によって形成された ート片の打ち抜き断面部は、図2から図6に示 したような表面性状を有する導光板4の側面43 を構成する。すなわち、側面43の突出部43cは 打ち抜き工程の最終段階においてプラスチ クシートSの上面付近に形成される。突出部 43cは、打ち抜き刃35による切断作用とは異な 機械的に分断されることで形成され、切断 面から外方へ突出した形態を有する。突出 43cは、プラスチックシートSの打ち抜き工程 において、打ち抜き断面部に必然的に形成さ れる。

 また、導光板4の側面43の表面粗さは、プ スチックシートSに対する打ち抜き刃35での 断時に必然的に形成される、打ち抜き断面 に固有なものである。したがって、プラス ックシートSの構成材料、打ち抜き刃35の先 度、プレス圧力等によって、側面43の表面 さを調整することが可能となる。導光板4の 面43に形成される筋状の凹部43dも同様であ 。凹部43の形成方向は、導光板4の打ち抜き 向(導光板4の厚さ方向)に基づいている。

 以上のように製造された導光板4は、打ち 抜き断面において突出部43cが形成される側の 表面(プラスチックシートSの上面)が光出射面 41、その反対側が光反射面42として使用され 。なお、導光板4の側面部は、いずれも同様 表面性状を有するため、いずれの面も光入 面43aとして使用することが可能である。

 本実施形態によれば、打ち抜きプレス法 よって導光板4を製造するようにしているの で、射出成形法によっては作製することがで きない、例えば0.30mm以下という超薄型の導光 板4を容易に製造することが可能である。

 また、導光板4の製造を低コストに抑える ことが可能であるとともに、生産性を大幅に 向上させることが可能である。また、打ち抜 き刃35の大きさを変更することで、種々の画 サイズに対応した導光板の作製にも容易に 応することが可能となる。

 また、本実施形態によれば、導光板4の側 面を打ち抜き断面で構成しているので、上述 した種々の光学特性を容易に実現することが 可能である。すなわち、打ち抜き後、導光板 4の側面に特殊な加工を施すことなく、打ち き断面のままで実使用に供することが可能 ある。

 図14(A)は、厚さ0.25mmのポリカーボネート ートを所定の大きさに打ち抜き加工して得 れた導光板の側面(打ち抜き断面)のサンプル 写真を示している。打ち抜き断面には、導光 板の厚さ方向に延在する筋状の微細な凹部( )が確認される。図14(B)は、図14(A)において筋 状に形成された断面部分の拡大写真、図14(C) 、図14(A)において非筋状に形成された断面 分の拡大写真である。

 以上のように、打ち抜きプレス加工によ て製作された導光板は、その側面に、加工 法に起因する表面形態を有している。これ の表面形態は、上述したように、導光板と て有利な種々の光学的機能をもたらす。ま 、打ち抜きプレス加工によって極めて薄い 光板を作製することが可能となるので、当 導光板を備えた面発光装置及び液晶表示装 の薄型化に大きく貢献することが可能とな 。

 以上、本発明の実施形態について説明し が、本発明は上述の実施形態にのみ限定さ るものではなく、本発明の要旨を逸脱しな 範囲内において種々変更を加え得ることは 論である。

 例えば以上の実施形態では、導光板4を打 ち抜きプレス加工法によって作製したが、導 光板4の厚さに応じては、射出成形法で導光 4を作製することも可能である。この場合、 出部43cや凹部43dの形成には、金型の内面加 で対応することが可能である。また、側面4 3の粗面化は、金型の内面加工で対応する場 のほか、成形後、導光板の側面を薬液処理 ブラスト処理、研削処理等によって粗面化 ることが可能である。

 また、導光板4の形状は上述したような単 純な板状のものに限らず、入射面側から遠ざ かるに従って板厚が漸次小さくなる楔形状の 導光板にも、本発明は適用可能である。また 、図16に示すように、上面が傾斜部51と平坦 52で形成された導光板50にも本発明は適用可 である。これにより、入射面53の肉厚を光 5の大きさに合わせて形成することを可能と ながら、平坦部52を光出射面に用いた薄肉 導光板を構成することができる。

 さらに、以上の実施形態では、導光板4の 光入射面43aを含む4つの側面43にそれぞれ突出 部43cが形成される例について説明したが、こ れに代えて、光入射面43aのみ突出部43cが形成 される例や、光入射面43a以外の少なくとも1 の側面43bに突出部43cが形成される例にも、 発明は適用可能である。

 一方、光入射面43aは、例えばプリズムや ンズ等の凹凸形状を有していてもよい。こ により、光入射面43aにおいて所定の光の拡 効果が発現し、輝度ムラの低減を図ること できる。上記凹凸形状としては、光入射面4 3aの長手方向(幅方向)に沿って配列された複 列のプリズムからなるプリズム面が含まれ 。光入射面の凹凸形状は、例えば、打ち抜 刃の先端内面に凹凸形状を付与したり、刃 先端形状を波形に形成したりすることで、 ることができる。

 図17は、上記プリズム面からなる光入射 の一例を示す部分平面図であり、図18はその 拡大図である。この光入射面43pは、概略二等 辺三角形状のプリズムが幅方向に周期的に配 列された凹凸構造面を有している。プリズム の配列ピッチ、高さ、頂角、谷角は、導光板 の大きさ、光源の配置間隔、光源の配置数、 求められる輝度特性などに応じて、適宜設定 することができる。

 例えば、プリズムの配列ピッチPは0.1mm以 5.0mm以下、高さHは0.05mm以上2.5mm以下、頂角θ a及び谷角θbはそれぞれ60°以上150°以下とす ことができる。プリズムの頂部及び谷部は 先鋭である場合に限られず、図18に示すよう に曲面であってもよい。プリズムの頂部及び 谷部の曲率半径は、例えば0.05mm以上とするこ とができる。図19にプリズム形状の光入射面4 3pを有する導光板の配光分布の一例を示す。 示の例において、頂角θa及び谷角θbが120° ピッチPが0.7mm、プリズムの頂部及び谷部の 率半径が0.15mmの光入射面43pに対する光源1つ たりの配光分布のシミュレーション結果を している。上記の例は、例えば、5つの光源 が8.6mm間隔で配置される面光源に適用するこ ができる。

 プリズム面からなる光入射面43pを打ち抜 プレスで作製する場合、上述したように厚 方向に沿ってプリズム面に微細な筋状の凹 が形成される。この場合、当該凹部におけ 光の拡散作用と、光入射面43pの有するプリ ム面での屈折作用とによる二重の光拡散効 が得られる。これにより、輝度ムラの更な 低減を図ることができ、輝度均一性に優れ 面光源を構成することができる。

 図20は、導光板4の光入射面43aの構成の他 変形例を示す部分平面図である。本例にお て、光入射面43aは、光源5の配置領域を規定 する複数の凸部43sを有している。これにより 、光入射面43aに対する光源5の位置決め精度 高めることができる。凸部43sの間隔、数は 光源5の大きさや設置個数などに応じて適宜 定される。また、凸部43sの間の領域は、例 ば、上述したプリズム面43pで形成すること できる。

本発明の実施形態による液晶表示装置 構成を概略的に示す斜視図である。 図1の液晶表示装置を構成する導光板の 側面図である。 導光板の平面図である。 導光板の底面図である。 図3における[A]-[A]線方向の断面図であ 。 導光板の要部斜視図である。 図1の液晶表示装置を構成する光源と導 光板の光入射面との関係を示す要部側面図で ある。 導光板の光入射面の要部平面図である 導光板の光入射面の要部側面図であり (A)は本発明に係る突出部がない場合を示し (B)は本発明に係る突出部がある場合を示し いる。 突出部の形状例を示す要部側面図であ る。 図1の液晶表示装置を構成する導光板 側面と反射板との関係を示す要部側面図で る。 本発明の実施形態による導光板の製造 方法を説明する導光板製造装置の概略構成図 である。 導光板製造装置の打ち抜きプレス部を 構成する打ち抜きプレス機の概略構成を示す 斜視図である。 打ち抜きプレス加工によって製造され た導光板の側面(打ち抜き断面)のサンプル写 である。 導光板の出射面の輝度分布を示すシミ ュレーション結果であり、(A)は光入射面に突 出部のない導光板の例を示し、(B)は光入射面 に突出部を有する導光板の例を示している。 導光板の構成の変形例を示す側面図で ある。 本発明の他の実施形態による光入射面 の形状の変形例を示す図である。 図17の要部拡大図である。 図17の構成の光入射面を有する導光板 光源1つあたりの配光分布を示す一シミュレ ーション結果である。 本発明の他の実施形態による光入射面 の形状の変形例を示す図である。

符号の説明

 1・・・液晶表示装置
 2・・・液晶表示パネル
 3・・・面発光装置
 4・・・導光板
 5・・・光源
 6・・・反射板
 7・・・バックライトユニット
 11・・・導光板製造装置
 12・・・シート成形部
 13・・・打ち抜きプレス部
 40・・・導光部
 41・・・光出射面
 42・・・光反射面
 43・・・側面
 43a・・・光入射面
 43c・・・突出部
 43d・・・凹部
 43p・・・プリズム面
 S・・・プラスチックシート