JP2010067568A

JP2010067568A - 導光板

Info

Publication number: JP2010067568A
Application number: JP2008235262A
Authority: JP
Inventors: Osamu Iwasaki; 修岩崎
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2010-03-25

Abstract

【課題】薄型な形状であり、かつ光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができる導光板を提供することにある。
【解決手段】光射出面の表面に、光入射面と平行に延在して頂部を有し、かつ、曲面で形成される凸部を、前記光入射面と直交する方向に波状に配列することで上記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられる導光板に関する。

液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射し、液晶表示パネルを照明するバックライトユニットが用いられている。バックライトユニットは、照明用の光源が発する光を拡散して液晶表示パネルを照射する導光板、導光板から出射される光を均一化するプリズムシートや拡散シートなどの部品を用いて構成される。

現在、大型の液晶テレビのバックライトユニットは、照明用の光源を液晶表示パネルの背面に配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流である。この方式では、光源である冷陰極管を液晶表示パネルの背面に複数本配置し、内部を白色の反射面として均一な光量分布と必要な輝度を確保している。
しかしながら、直下型のバックライトユニットでは、光量分布を均一にするために、液晶表示パネルに対して垂直方向の厚みが３０ｍｍ程度必要であり、これ以上の薄型化が困難である。

これに対し、薄型化が可能なバックライトユニットとしては、照明用の光源から射出され、入射した光を、所定方向に導き、光が入射された面とは異なる面である光射出面から射出させる導光板を用いるバックライトユニットがある。
このような、導光板を用いたバックライトユニットとしては、透明樹脂に光を散乱させるための散乱粒子を混入させた導光板を用いる方式のバックライトユニットが提案されている。

例えば、特許文献１には、少なくとも１つの光入射面領域および少なくとも１つの光取出面領域を有する光散乱導光体と前記光入射面領域から光入射を行う為の光源手段とを備え、前記光散乱導光体は前記光入射面から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持った領域を有していることを特徴とする光散乱導光光源装置が記載されている。
また、特許文献２には、光散乱導光体と、光散乱導光体の光取出面側に配置されたプリズムシートと、光散乱導光体の裏面側に配置された反射体とを備えた面光源装置が記載されている。また、特許文献３には、プリズム列状の繰り返し起伏を有する光入射面と、光拡散性を与えられた光射出面とを備えた板状の光学材料からなる光出射方向修正素子を備えた液晶ディスプレイが記載され、特許文献４には、内部に散乱能を与えられた光散乱導光体と、前記光散乱導光体の端面部から光供給を行う光供給手段とを備えた光源装置が記載されている。

また、導光板としては、上記以外にも中間部の厚みが入射側の端部及び対向側の端部の厚みに比べ大きく形成されている導光板、入光部から離れるにしたがって厚みが厚くなる方向に傾斜した反射面を有する導光板、表面部と裏面部との間の距離が入射部で最小になり、入射部から最大離距離において厚さが最大になるような形状を有する形状の導光板など、逆楔型の導光板も各種、提案されている（例えば、引用文献５から８参照。）。

特開平７−３６０３７号公報特開平８−２４８２３３号公報特開平８−２７１７３９号公報特開平１１−１５３９６３号公報特開２００３−９０９１９号公報特開２００４−１７１９４８号公報特開２００５−１０８６７６号公報特開２００５−３０２３２２号公報

液晶表示装置の大型化に伴い、導光板にも、より、大型化および薄型軽量化が要求されるようになっている。
ここで、導光板を大型化した際に、光射出面から均一な光を出射するために、ＬＥＤ等の光源点数が増加することが考えられる。しかしながら、液晶テレビ等の液晶表示装置には、消費電力の削減や、部品点数の低減等が要求されており、大型化に伴う光源点数の増加は、この要求に反することになる。
すなわち、導光板には、大型化および薄型軽量化を実現した上で、高い光の利用効率で、光射出面から均一な光を出射できることが要求される。

このような要求を満たすために、前述のように、従来の導光板では、厚さや形状に各種の工夫が成されている。
しかしながら、これらの方法では、特に、大型化や薄型軽量化に対する要求を、十分に満足しているとは言えない。

また、このような要求に応じて、光射出面から均一な光を出射するために、反射面（光射出面と逆面）側に、エンボスパターン、スクリーン印刷パターン、導光板の下面に形成するＶ字溝、プリズム状の微小パターンを形成することも、知られている。
しかしながら、このような方法では、導光板の厚みを薄くすると、反射面に形成したパターンによる微小な輝度むらが発生してしまう。加えて、導光板は、端部よりも中央部の輝度が高い、釣鐘型の輝度分布を有するのが好ましいが、これらの方法では、釣鐘型の輝度分布を実現することも困難である。

他方、導光板には、均一な光を出射するために、通常、光散乱体が分散されている。
ここで、導光板は、低コストであることが好ましいのは、もちろんのことであるが、光散乱体は高価であり、この光散乱体が、導光板のコストアップの一因となっている。特に、導光板を大型化した際には、光散乱体の使用量も多くなり、それに応じて、コストも向上する。

さらに、前述の特許文献に開示されるような、中間部の厚みが入射側の端部および対向側の端部の厚みに比べて大きく形成される導光板などの逆楔型の導光板等、形状に工夫を凝らした導光板では、形状によらず、導光板内の全域で均一に光散乱体を分散させる必要がある。そのため、成型に先立つ光散乱体の混錬分散工程や、光散乱体の濃度コントロールが困難であり、これが、さらなるコストアップの要因ともなっている。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、大型化および、薄型軽量化をした場合にも、光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、かつ、光射出面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができ、かつ、光散乱体を用いなくても前記特性を満足する導光板を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、矩形状の光射出面と、前記光射出面の一辺を含む光入射面とを有する導光板であって、前記光射出面の表面に、前記光入射面と平行に延在して頂部を有し、かつ、曲面で形成される凸部が、前記光入射面と直交する方向に波状に配列されることを特徴とする導光板を提供するものである。

ここで、前記光入射面が、前記矩形状の光射出面の対向する２辺に設けられることが好ましい。
また、前記光入射面から遠い位置と近い位置とで比較した際に、前記遠い位置における前記凸部の形成間隔が、前記光入射面に近い位置における前記凸部の形成間隔以下であることが好ましい。
さらに、前記凸部の形成間隔が、前記光入射面の近くから離間するにしたがって、漸次、狭くなることが好ましい。

また、前記凸部の前記光入射面と直交する方向の大きさが異なることにより、前記遠い位置における前記凸部の形成間隔が、前記光入射面に近い位置における前記凸部の形成間隔以下となることが好ましい。
あるいは、前記凸部の形成間隔が異なることにより、前記遠い位置における前記波状の凸部の形成間隔が、前記光入射面に近い位置における前記凸部の形成間隔以下となることが好ましい。
ここで、前記凸部の高さが２５〜１０００μｍであることが好ましい。
また、前記凸部の間隔が２５〜１００００μｍであることが好ましい。

また、前記導光板の厚さが、前記光入射面から離れるにしたがって、漸次、厚くなることが好ましい。
さらに、前記導光板が長方形であり、前記光入射面が両長辺に設定され、前記導光板の厚さが、前記短辺方向の中心に向かって、漸次、厚くなることが好ましい。
また、光散乱体が分散されていないことが好ましい。

本発明の導光板によれば、大型化や、薄型軽量化を図った場合でも、光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、光射出面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができる。
さらに、本発明によれば、散乱粒子を用いることなく上記効果を得ることができる導光板を実現可能である。

本発明に係る導光板を用いる面状照明装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る導光板を用いる面状照明装置を備える液晶表示装置の概略を示す斜視図であり、図２は、図１に示した液晶表示装置のII−II線断面図である。
また、図３（Ａ）は、図２に示した面状照明装置（以下「バックライトユニット」ともいう）のIII−III線矢視図であり、図３（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

液晶表示装置１０は、バックライトユニット２０と、そのバックライトユニット２０の光射出面側に配置される液晶表示パネル１２と、液晶表示パネル１２を駆動する駆動ユニット１４とを有する。なお、図１においては、面状照明装置の構成を示すため、液晶表示パネル１２の一部の図示を省略している。

液晶表示パネル１２は、予め特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界を印加してこの分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、液晶表示パネル１２の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
駆動ユニット１４は、液晶表示パネル１２内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル１２を透過する光の透過率を制御する。

バックライトユニット２０は、液晶表示パネル１２の背面から、液晶表示パネル１２の全面に光を照射する照明装置であり、液晶表示パネル１２の画像表示面と略同一形状の光射出面２４ａを有する。

本実施形態におけるバックライトユニット２０は、図１、図２、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、２つの光源２８、導光板３０及び光学部材ユニット３２を有する照明装置本体２４と、下部筐体４２、上部筐体４４、折返部材４６及び支持部材４８を有する筐体２６とを有する。また、図１に示すように筐体２６の下部筐体４２の裏側には、光源２８に電力を供給する複数の電源を収納する電源収納部４９が取り付けられている。
以下、バックライトユニット２０を構成する各構成部品について説明する。

照明装置本体２４は、光を射出する光源２８と、光源２８から射出された光を面状の光として射出する導光板３０と、導光板３０から射出された光を、散乱や拡散させてよりムラのない光とする光学部材ユニット３２とを有する。

まず、光源２８について説明する。
図４（Ａ）は、図１及び図２に示す面状照明装置２０の光源２８の概略構成を示す概略斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す光源２８の１つのＬＥＤチップのみを拡大して示す概略斜視図である。
図４（Ａ）に示すように、光源２８は、複数の発光ダイオードのチップ（以下「ＬＥＤチップ」という）５０と、光源支持部５２とを有する。

ＬＥＤチップ５０は、青色光を射出する発光ダイオードの表面に蛍光物質を塗布したチップであり、所定面積の発光面５８を有し、この発光面５８から白色光を射出する。
つまり、ＬＥＤチップ５０の発光ダイオードの表面から射出された青色光が蛍光物質を透過すると、蛍光物質が蛍光する。これにより、ＬＥＤチップ５０からは、発光ダイオードが射出した青色光と、蛍光物質が蛍光して射出された光とにより白色光が生成され、射出される。
ここで、ＬＥＤチップ５０としては、ＧａＮ系発光ダイオード、ＩｎＧａＮ系発光ダイオード等の表面にＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光物質を塗布したチップが例示される。

光源支持部５２は、図４（Ａ）に示すように、アレイ基板５４を有する。上述した複数のＬＥＤチップ５０は、配置された位置に応じて所定間隔離間して一列でアレイ基板５４上に配置されている。具体的には、光源２８を構成する複数のＬＥＤチップ５０は、後述する導光板３０の第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅの長手方向に沿って、言い換えれば、第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅと、光射出面３０ａとが交わる線と平行に、アレイ状に配列されアレイ基板５４上に固定されている。
なお、光源支持部５２は放熱用のフィンを有してもよい。

アレイ基板５４は、一面が導光板３０の最薄側端面に対向して配置された板状の部材であり、導光板３０の側端面である第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅに対向して配置されている。アレイ基板５４の導光板３０の光入射面３０ｄまたは３０ｅに対向する面となる側面は、ＬＥＤチップ５０を支持している。

ここで、図４（Ｂ）に示すように、本実施形態のＬＥＤチップ５０は、ＬＥＤチップ５０の配列方向の長さよりも、配列方向に直交する方向の長さが短い長方形形状、つまり、後述する導光板３０の厚み方向（光射出面３０ａに垂直な方向）が短辺となる長方形形状を有する。言い換えれば、ＬＥＤチップ５０は、導光板３０の光射出面３０ａに垂直な方向の長さをａ、配列方向の長さをｂとしたときに、ｂ＞ａとなる形状である。また、ＬＥＤチップ５０の配置間隔をｑとするとｑ＞ｂである。このように、ＬＥＤチップ５０の導光板３０の光射出面３０ａに垂直な方向の長さａ、配列方向の長さｂ、ＬＥＤチップ５０の配置間隔ｑの関係が、ｑ＞ｂ＞ａを満たすことが好ましい。
ＬＥＤチップ５０を長方形形状とすることにより、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源とすることができる。光源２８を薄型化することにより、面状照明装置を薄型にすることができる。また、ＬＥＤチップの配置個数を少なくすることができる。

なお、ＬＥＤチップ５０は、光源２８をより薄型にできるため、導光板３０の厚み方向を短辺とする長方形形状とすることが好ましいが、本発明はこれに限定はされず、正方形形状、円形形状、多角形形状、楕円形形状等種々の形状のＬＥＤチップを用いることができる。

次に、導光板３０について説明する。
図５は、導光板３０の形状を示す概略斜視図である。
導光板３０は、図２、図３及び図５に示すように、長方形形状の光射出面３０ａと、この光射出面３０ａの長辺側の両端面に、光射出面３０ａに対してほぼ垂直に形成された２つの光入射面（第１光入射面３０ｄと第２光入射面３０ｅ）と、光射出面３０ａの反対側、つまり、導光板の背面側に位置し、光射出面３０ａの短辺の中心を結ぶ２等分線α（図１、図３参照）を中心軸として互いに対称で、光射出面３０ａに対して所定の角度で傾斜する２つの傾斜面（第１傾斜面３０ｂと第２傾斜面３０ｃ）とを有している。
以下、光射出面３０ａの長辺方向を単に「長辺方向」、光射出面３０ａの短辺方向を単に「短辺方向」とする。

図２や図３（Ｂ）等に示すように、導光板３０の光射出面３０ａは、導光板３０の長辺に平行な方向に延在する頂部を有し、かつ、曲面で形成される凸部７０（滑らかな凸部７０）が、短辺方向に波状に配列して形成される。言い換えれば、導光板３０の光射出面３０ａには、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅに平行な頂部を有する曲面で形成される凸部７０が、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅと直交する方向に配列されて、光射出面３０ａが波状を成している。
図示例においては、好ましい一例として、凸部のサイズ（光射出面３０ａの短辺方向の幅）を変えることにより、凸部７０のピッチＰ（形成間隔）が、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中心に向かって、漸次、小さくなるように、凸部７０が形成される。すなわち、凸部７０のピッチＰは、第１光入射面３０ｄから第２光入射面３０ｅに向かって、漸次、小さくなり、短辺方向の中心である２等分線αの位置で最小となり、この２等分線αから第２光入射面３０ｅに向かって、漸次、大きくなる。
図示例においては、凸部７０のサイズ（光射出面３０ａの短辺方向の幅）を変えることにより、前記ピッチＰを変化させている。

このように、導光板３０の光射出面３０ａに長辺方向（光入射面）に平行に延在する頂部を有し、かつ、曲面で形成される凸部７０を、短辺方向（光入射面と直交する方向）に波状に配列して形成することによって、光の利用効率を高めつつ、中高で輝度むらの少ない照明光を光射出面３０ａから出射することができる。
さらに、凸部７０のピッチＰが第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中心に向かって、漸次、小さくなるように、凸部７０を形成することによって、さらに光の利用効率を高めつつ、中高度合いを高めた輝度むらの少ない照明光を光射出面３０ａから出射することができる。
加えて、本発明によれば、このような優れた特性を有する導光板を、導光板内に光散乱体を分散させることなく、実現することができるので、コスト的にも、非常に有利である。
ここで、本発明の導光板においては、輝度分布と照度分布、輝度むらと照度むらは、基本的に同様の傾向となる。つまり、輝度むらが発生している部分には同様の照度むらが生じ、輝度分布と照度分布は同様の傾向となる。

なお、凸部７０のピッチＰは、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中心に向かって、漸次、小さくなるとしたが、本発明はこれに限定はされず、凸部７０のピッチＰが、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中心に向かうにしたがって小さくなっていればよい。

図６は本発明の導光板の他の一例を示す概略断面図である。
図６に示す導光板１００は、前記図３に示す導光板３０において、凸部７０が形成された光射出面３０ａに代えて、凸部１０２が形成された光射出面１００ａを有する以外は、導光板３０と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行う。
図２や図３に示す実施例は、ピッチＰが中心に向かって漸次、小さくなるように変化させたが、図６に示す導光板１００の光射出面１００ａに形成された凸部１０２のピッチＰは、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから短辺方向の中心である２等分線αに向かうに従って、段階的に小さくなるように凸部のサイズ（光射出面１００ａの短辺方向の幅）を変えている。つまり、凸部１０２のピッチＰは第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅ中心に向かうに従って短辺方向の領域Ｌ_ｎごとに、より小さいピッチＰ_ｎに変化する。ここで、光入射面側からｎ番目のピッチをＰ_ｎとし、ピッチＰ_ｎが形成されている領域をＬ_ｎとする。
この際において、最も光入射面側の短辺方向の領域Ｌ１は、全域に渡ってピッチＰ１で凸部１０２が形成される。その隣（２等分線α側）の領域Ｌ２は、全域に渡ってピッチＰ１よりも小さいピッチＰ２で凸部１０２が形成される。このようにして、短辺方向の所定の領域毎に、段階的に形成ピッチＰが小さくなるように凸部１０２が形成され、最も中央（短辺方向の中央）の領域Ｌｎは、全域に渡って、最も小さいピッチＰｎで、凸部１０２が形成される。つまり、波状パターンのピッチは、Ｐ_ｎ＜Ｐ_ｎ−１を満たすＰ_ｎに段階的に変化している。このとき、ピッチＰ_ｎとＰ_ｎ−１との継ぎ目は滑らかに変化するように接続される。
なお、ピッチＰ_ｎを形成する領域Ｌ_ｎ、および形成されるピッチＰ_ｎの数ｎには特に限定はなく、また、ピッチＰ_ｎを形成する領域Ｌ_ｎは、ピッチＰ_ｎごとに異なる値としてもよいし、ピッチＰ_ｎに係わらず一定の値としてもよい。
このように凸部のピッチＰを、第１光入射面および第２光入射面から２等分線αに向かうに従って、段階的に小さくなるように変化させることによっても、光の利用効率を高めつつ、中高度合いを高めた輝度むらの少ない照明光を光射出面から出射することができる。
加えて、このような優れた特性を有する導光板を、導光板内に光散乱体を分散させることなく、実現することができるので、コスト的にも、非常に有利である。

また、凸部のピッチＰは、２５μｍ≦Ｐ≦１００００μｍを満たすことが好ましい。
導光板の光射出面に形成された凸部のピッチＰが上記範囲を満たすことで、より光の利用効率を高めつつ、好適な割合で照度分布を中高にすることができる等の点が好ましい。

また、本実施例の凸部７０の高さＨは一定であるが、本発明はこれに限定はされず、凸部７０の位置によって高さＨを変化させてもよい。例えば、凸部７０のピッチＰと同様に、高さＨを第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅ近傍で最も大きく、中心で最も小さくなるように、つまり、ピッチＰの変化に合わせて高さＨも変化するように形成してもよい。

凸部の高さＨは、２５μｍ≦Ｈ≦１０００μｍを満たすことが好ましい。
導光板３０の光射出面に形成された凸部の高さＨが上記範囲を満たすことで、より光の利用効率を高めつつ、好適な割合で照度分布を中高にすることができる等の点が好ましい。

また、上記実施例では、凸部のサイズ（光射出面３０ａの短辺方向の幅）を変えることにより、前記ピッチＰを変化させているが、本発明はこれに限定はされない。
図７は、本発明の導光板の他の一例を示す概略断面図である。

図７に示す導光板１１０は、前記図３に示す導光板３０において、凸部７０が形成された光射出面３０ａに代えて、凸部１１２が形成された光射出面１１０ａを有する以外は、導光板３０と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行う。
光射出面１１０ａは、導光板１１０の長辺方向に平行に延在する頂部を有し、短辺方向の幅が一定で、かつ、曲面で形成される凸部１１２と、平坦な平坦部１１４とを交互に形成した形状であり、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中心に向かうに従って凸部１１０の形成間隔が小さくなるように形成されている。つまり、光射出面１１０ａには、凸部１１２が離散的に形成されており、単位長さあたりの凸部１１２の数が、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中心に向かうに従って大きくなり、２等分線αの位置で最大となる。
つまり、最も光入射面側の凸部１１２はピッチＰｄ１で形成される。その隣（２等分線α側）の凸部１１２はピッチＰｄ１よりも短いピッチＰｄ２で形成される。このように２等分線αに近づくにつれて、凸部１１２の形成間隔を短くすることによってピッチＰｄが小さくなるように形成され、最も中央（短辺方向の中央）で、最も小さいピッチＰｄｎで、凸部１１２が形成される。
また、凸部１１２と平坦部１１４とは、曲線によって滑らかに接合されている。

このように導光板１１０の光射出面１１０ａ上に光入射面から離れるに従って、凸部１１２の密度が高くなるように、凸部１１２を離散的に形成することでも、光射出面から射出する光の照度分布をより中高にできる。また、光の利用効率もより高くすることができる。また、凸部１１２と平坦部１１４とは滑らかに接合されているので、輝度むらの発生を抑制できる。これにより、導光板の薄型化や光射出面の大型化を行うことができる。
つまり、本実施形態によっても、従来の導光板よりも高い光利用効率を維持した状態で、従来の導光板よりも照度分布をより中高にすることができる。
加えて、本実施形態によっても、このような優れた特性を有する導光板を、導光板内に光散乱体を分散させることなく、実現することができるので、コスト的にも、非常に有利である。

なお、凸部１１２および平坦部１１４を形成する長さは、光入射面から離れるに従って、凸部１１２の密度が高くなるように設定されていればよく、例えば、光入射面から離れるに従って、凸部１１２の長さは長くなり、平坦部１１４の長さは短くなるように形成すればよい。あるいは、平坦部１１４の長さは一定で、凸部１１２の長さが、光入射面から離れるに従って長くなるようにしてもよいし、凸部１１２の長さは一定で、平坦部１１４の長さが、光入射面から離れるに従って短くなるようにしてもよい。

第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃは、２等分線αに対して線対称であり、第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅから遠ざかるに従って光射出面３０ａからの距離が遠ざかる（長くなる）ように、つまり、それぞれ第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅから導光板の中心に向かうに従って、導光板３０の光射出面３０ａに垂直な方向の厚みが漸次厚くなるように傾斜している。
つまり、導光板３０は、第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅから中央に向かうに従って厚さが厚くなっており、中央部の２等分線αに対応する部分で最も厚く、両端部の２つの光入射面（第１光入射面３０ｄと第２光入射面３０ｅ）で最も薄くなっている。
すなわち、導光板３０の断面形状は、２等分線αを通る中心軸に対して線対称である。なお、光射出面３０ａに対する第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃの傾斜角度は特に限定はされない。

このように、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから離れるに従って、光射出面３０ａに垂直な方向の厚みが厚くなる形状とすることで、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから入射する光を第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅからより遠い位置まで届けることができる。これにより、導光板の薄型軽量化や、光射出面の大型化を行うことができる。

ここで、本実施形態は、導光板の傾斜面を断面が直線となる形状としたが、第１傾斜面及び第２傾斜面（つまり、背面）の形状は特に限定はされず、曲面としてもよく、第１傾斜面及び第２傾斜面をそれぞれ複数の傾斜面で構成してもよい。つまり、傾斜面を位置に応じて傾斜角が異なる形状としてもよい。また、傾斜面を光射出面側に凸形状としても、凹形状としてもよく、凹凸を組み合わせた形状としてもよい。
ここで、傾斜面は、光入射面から導光板の中心（もしくは、導光板の厚みの最も厚い位置）に向かうに従って、光射出面に対する傾斜面の傾斜角が緩やかになる形状とすることが好ましい。傾斜面の傾斜角を徐々に緩やかにすることで、光射出面からより輝度むらのない光を射出させることができる。
さらに、傾斜面は、断面の形状を１０次多項式で表すことができる非球面形状とすることがより好ましい。傾斜面を上記形状とすることで、導光板の厚みによらず、より輝度むらのない光を射出させることができる。

また、上記実施形態では、いずれも光入射面から離れるに従って厚みが厚くなる形状としたが、本発明はこれに限定はされず、図８に示す導光板１２０のように背面１２０ｉを平坦な矩形形状とすることもできる。導光板の背面を平坦な矩形形状としても、光射出面３０ａに長辺方向に平行に延在する頂部を有し、かつ、曲面で形成される凸部７０を、短辺方向に波状に配列して形成することで、光の利用効率を高めつつ、中高で輝度むらの少ない照明光を光射出面３０ａから射出することができ、さらに、導光板の背面を平坦な矩形形状としたことで、導光板の製造が容易になりコストダウンできる。
加えて、このような優れた特性を有する導光板を、導光板内に光散乱体を分散させることなく、実現することができるので、コスト的にも、非常に有利である。

ここで、上述した２つの光源２８は、それぞれ導光板３０の第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅに対向して配置されている。具体的には、複数のＬＥＤチップ５０ａと光源支持部５２ａで構成された光源２８が第１光入射面３０ｄに対向して配置され、複数のＬＥＤチップ５０ｂと光源支持部５２ｂで構成された光源２８が第２光入射面３０ｅに対向して配置されている。ここで、本実施形態では、光射出面３０ａに垂直な方向において、光源２８のＬＥＤチップ５０の発光面５８の長さと第１光入射面３０ｄ及び第２光入射面３０ｅの長さが略同じ長さである。
このように面状照明装置２０では、２つの光源２８を、導光板３０をはさみこむように配置している。つまり、所定間隔離間して、向い合って配置した２つの光源２８の間に導光板３０を配置している。

導光板３０は、透明樹脂で形成されている。導光板３０に用いられる透明樹脂としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレート、ＭＳ樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。

図２に示す導光板３０では、光源２８から射出され第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅから入射した光は、導光板３０内部を通過し、直接、あるいは、第１傾斜面３０ｂまたは第２傾斜面３０ｃで反射した後、光射出面３０ａから凸部７０を通過して出射する。このとき、第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は導光板３０の第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃ側に配置された反射板３４によって反射され再び導光板３０の内部に入射する。反射板３４については後ほど詳細に説明する。

このように、導光板３０の光射出面３０ａに長辺方向に平行に延在する頂部を有し、かつ、曲面で形成される凸部７０を、短辺方向に波状に配列して形成することによって、光の利用効率を高めつつ、中高で輝度むらの少ない照明光を光射出面３０ａから出射することができる。
さらに、凸部７０のピッチＰが第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中心に向かって、漸次、小さくなるように、凸部７０を形成することによって、さらに光の利用効率を高めつつ、中高度合いを高めた輝度むらの少ない照明光を光射出面３０ａから出射することができる。
また、凸部７０は滑らかに変化しているので、輝度むらの発生を抑制できる。
さらに、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから離れるに従って、光射出面３０ａに垂直な方向の厚みが厚くなる形状とすることで、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから入射する光を第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅからより遠い位置まで届けることができるので、光の利用効率を高めつつ中高度合いを高めることができる。
加えて、本発明によれば、このような優れた特性を有する導光板を、導光板内に光散乱体を分散させることなく、実現することができるので、コスト的にも、非常に有利である。
つまり、本発明によれば、光散乱体を用いずに、従来の導光板よりも高い光利用効率を維持した状態で、従来の導光板よりも照度分布をより中高にすることができる。

なお、本実施形態は、光射出面からより輝度の高い光を効率よく射出することができるため、導光板３０の光入射面３０ａを光入射面と交わる辺が長辺となり、側面と交わる辺が短辺となる形状としたが、本発明はこれに限定されず、光入射面側を短辺とし側面側を長辺としてもよく、光射出面を正方形形状としてもよい。

また、上記実施形態の導光板は、光学的に透明な樹脂によって形成されていたが、これに加えて、内部に伝搬する光を散乱させるための散乱粒子を混錬分散させてもよい。導光板に散乱粒子を混錬分散させるとコストアップにつながるが、より光の利用効率を高めつつ、好適な割合で照度分布を中高にすることができる。
導光板に混錬分散させる散乱粒子としては、トスパール、シリコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマなどを用いることができる。

次に、光学部材ユニット３２について説明する。
光学部材ユニット３２は、導光板３０の光射出面３０ａから射出された照明光をより輝度むらのない光にして、照明装置本体２４の光射出面２４ａからより輝度むらのない照明光を射出するためのもので、図２に示すように、導光板３０の光射出面３０ａから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート３２ａと、光入射面と光射出面との接線と平行なマイクロプリズム列が形成されたプリズムシート３２ｂと、プリズムシート３２ｂから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート３２ｃとを有する。

拡散シート３２ａ及び３２ｃ、プリズムシート３２ｂとしては、特に制限的ではなく、公知の拡散シートやプリズムシートを使用することができ、例えば、本出願人の出願に係る特開２００５−２３４３９７号公報の［００２８］〜［００３３］に開示されているものを適用することができる。

なお、本実施形態では、光学部材ユニットを２枚の拡散シート３２ａおよび３２ｃと、２枚の拡散シートの間に配置したプリズムシート３２ｂとで構成したが、プリズムシート及び拡散シートの配置順序や配置数は特に限定はされず、また、プリズムシート、拡散シートとしても特に限定はされず、導光板３０の光射出面３０ａから射出された照明光の輝度むらをより低減することができるものであれば、種々の光学部材を用いることができる。
例えば、光学部材として、上述の拡散シート及びプリズムシートに、加えてまたは代えて、拡散反射体からなる多数の透過率調整体を輝度むらに応じて配置した透過率調整部材も用いることもできる。
また、本発明の導光板は、光の利用効率を高め十分な輝度を確保できるので、輝度を高めるために用いる光学部材ユニットのプリズムシートを取り除いて、光学部材ユニットを拡散シートのみの構成とすることもできる。プリズムシートを利用する必要がなければコストダウンも容易になる。このとき、光学部材ユニットは、拡散シートを１枚用いても、拡散シートを２枚用いて、２層構成としてもよく、拡散シートの枚数に特に制限はない。

次に、反射板３４について説明する。
反射板３４は、導光板３０の第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃから漏洩する光を反射して、再び導光板３０に入射させるために設けられており、光の利用効率を向上させることができる。反射板３４は、導光板３０の第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃに対応した形状で、第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃを覆うように形成される。本実施形態では、図２では、導光板３０の第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃが断面三角形状に形成されているので、反射板３４もこれに補形する形状に形成されている。

反射板３４は、導光板３０の傾斜面から漏洩する光を反射することができれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、ＰＥＴやＰＰ（ポリプロピレン）等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。

上部誘導反射板３６は、導光板３０と拡散シート３２ａとの間、つまり、導光板３０の光射出面３０ａ側に、光源２８及び導光板３０の光射出面３０ａの端部（第１光入射面３０ｄ側の端部及び第２光入射面３０ｅ側の端部）を覆うように配置されている。言い換えれば、上部誘導反射板３６は、光軸方向に平行な方向において、導光板３０の光射出面３０ａの一部から光源２８のアレイ基板５４の一部までを覆うように配置されている。つまり、２つの上部誘導反射板３６が、導光板３０の両端部にそれぞれ配置されている。
このように、上部誘導反射板３６を配置することで、光源２８から射出された光が導光板３０に入射することなく、光射出面３０ａ側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源２８のＬＥＤチップ５０から射出された光を効率よく導光板３０の第１光入射面３０ｄ及び第２光入射面３０ｅに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。

下部誘導反射板３８は、導光板３０の光射出面３０ａ側とは反対側、つまり、第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃ側に、光源２８の一部を覆うように配置されている。また、下部誘導反射板３８の導光板中心側の端部は、反射板３４と連結している。
下部誘導反射板３８を設けることで、光源２８から射出された光が導光板３０に入射することなく、導光板３０の第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃ側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源２８のＬＥＤチップ５０から射出された光を効率よく導光板３０の第１光入射面３０ｄ及び第２光入射面３０ｅに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
ここで、上部誘導反射板３６および下部誘導反射板３８としては、上述した反射板３４に用いる各種材料を用いることができる。
なお、本実施形態では、反射板３４と下部誘導反射板３８とを連結したが、これに限定はされず、それぞれを別々の部材としてもよい。

ここで、上部誘導反射板３６及び下部誘導反射板３８は、光源２８が射出した光を第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅ側に反射し、光源２８が射出した光を第１光入射面３０ｄまた第２光入射面３０ｅに入射させることができ、導光板３０に入射した光を導光板３０中心側に導くことができれば、その形状及び幅は特に限定されない。
また、本実施形態では、上部誘導反射板３６を導光板３０と拡散シート３２ａとの間に配置したが、上部誘導反射板３６の配置位置はこれに限定はされず、光学部材ユニット３２を構成するシート状部材の間に配置してもよく、光学部材ユニット３２と上部筐体４４との間に配置してもよい。

次に、筐体２６について説明する。
図２に示すように、筐体２６は、照明装置本体２４を収納して支持し、かつその光射出面２４ａ側と導光板３０の第１傾斜面３０ｂ及び第２傾斜面３０ｃ側とから挟み込み、固定するものであり、下部筐体４２と上部筐体４４と補強部材４６と支持部材４８とを有する。

下部筐体４２は、上面が開放され、底面部と、底面部の４辺に設けられ底面部に垂直な側面部とで構成された形状である。つまり、１面が開放された略直方体の箱型形状である。下部筐体４２は、図２に示すように、上方から収納された照明装置本体２４を底面部及び側面部で支持すると共に、照明装置本体２４の光射出面２４ａ以外の面、つまり、照明装置本体２４の光射出面２４ａとは反対側の面（背面）および側面を覆っている。

上部筐体４４は、上面に開口部となる照明装置本体２４の矩形状の光射出面２４ａより小さい矩形状の開口が形成され、かつ下面が開放された直方体の箱型形状である。
上部筐体４４は、図２に示すように、照明装置本体２４及び下部筐体４２の上方（光射出面側）から、照明装置本体２４およびこれが収納された下部筐体４２をその４方の側面部も覆うように被せられて配置されている。

折返部材４６は、断面の形状が常に同一の凹（Ｕ字）型となる形状である。つまり、延在方向に垂直な断面の形状がＵ字形状となる棒状部材である。
折返部材４６は、図２に示すように、下部筐体４２の側面と上部筐体４４の側面との間に嵌挿され、Ｕ字形状の一方の平行部の外側面が下部筐体４２の側面部と連結され、他方の平行部の外側面が上部筐体４４の側面と連結されている。
ここで、下部筐体４２と折返部材４６との接合方法、折返部材４６と上部筐体４４との接合方法としては、ボルトおよびナット等を用いる方法、接着剤を用いる方法等種々の公知の方法を用いることができる。

このように、下部筐体４２と上部筐体４４との間に折返部材４６を配置することで、筐体２６の剛性を高くすることができ、導光板が反ることを防止できる。これにより、例えば、輝度むらがないまたは少ない光を効率よく射出することができる反面、反りが生じ易い導光板を用いる場合であっても、反りをより確実に矯正でき、または、導光板に反りが生じることをより確実に防止でき、輝度むらのない、または低減された光を光射出面から射出させることができる。
なお、筐体の上部筐体、下部筐体及び折返部材には、金属、樹脂等の種々の材料を用いることができる。なお、材料としては、軽量で高強度の材料を用いることが好ましい。
また、本実施形態では、折返部材を別部材としたが、上部筐体または下部筐体と一体にして形成してもよい。また、折返部材を設けない構成としてもよい。

支持部材４８は、延在方向に垂直な断面の形状が同一となる形状である。つまり、延在方向に垂直な断面の形状が同一の棒状部材である。
支持部材４８は、図２に示すように、反射板３４と下部筐体４２との間、より具体的には、導光板３０の第１傾斜面３０ｂの第１光入射面３０ｄ側の端部および第２傾斜面３０ｃの第２光入射面３０ｅ側の端部に対応する位置の反射板３４と下部筐体４２との間に配置され、導光板３０及び反射板３４を下部筐体４２に固定し、支持する。
支持部材４８により反射板３４を支持することで、導光板３０と反射板３４とを密着させることができる。さらに、導光板３０及び反射板３４を、下部筐体４２の所定位置に固定することができる。

また、本実施形態では、支持部材を独立した部材として設けたが、これに限定はされず、下部筐体４２、または反射板３４と一体で形成してもよい。つまり、下部筐体４２の一部に突起部を形成し、この突起部を支持部材として用いても、反射板の一部に突起部を形成し、この突起部を支持部材として用いてもよい。
また、配置位置も特に限定はされず、反射板と下部筐体との間の任意の位置に配置することができるが、導光板を安定して保持するために、導光板の端部側、つまり、本実施形態では、第１光入射面３０ｄ近傍、第２光入射面３０ｅ近傍に配置することが好ましい。

また、支持部材４８の形状は特に限定はされず、種々の形状とすることができ、また、種々の材料で作成することもできる。例えば、支持部材を複数設け、所定間隔毎に配置してもよい。
また、支持部材を反射板と下部筐体とで形成される空間の全域を埋める形状とし、つまり、反射板側の面を反射板に沿った形状とし、下部筐体側の面を下部筐体に沿った形状としてもよい。このように、支持部材により反射板の全面を支持する場合は、導光板と反射板とが離れることを確実に防止することができ、反射板を反射した光により輝度むらが生じることを防止することができる。

以上、本発明に係る導光板及び面状照明装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。

例えば、上記の透明樹脂に可塑剤を混入して導光板を作製してもよい。
透明材料と可塑剤とを混合した材料で導光板を作製することで、導光板をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板とすることができ、導光板を種々の形状に変形させることが可能となる。従って、導光板の表面を種々の曲面に形成することができる。
このように導光板をフレキシブルにすることにより、例えば、導光板、または、この導光板を用いた面状照明装置を電飾（イルミネーション）関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やＰＯＰ（ＰＯＰ広告）等に利用することができる。

ここで、可塑剤としては、フタル酸エステル、具体的には、フタル酸ジメチル（ＤＭＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＰ（ＤＥＨＰ））、フタル酸ジノルマルオクチル（ＤｎＯＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジノニル（ＤＮＰ）、フタル酸ジイソデジル（ＤＩＤＰ）、フタル酸混基エステル（Ｃ_６〜Ｃ_１１）（６１０Ｐ、７１１Ｐ等）、フタル酸ブチルベンジル（ＢＢＰ）が例示される。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル（ＤＩＮＡ）、アジピン酸ジノルマルアルキル（Ｃ_{６、８、１０}）（６１０Ａ）、アジピン酸ジアルキル（Ｃ_７、９）（７９Ａ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、セバシン酸ジブチル（ＤＢＳ）、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、リン酸トリクレシル（ＴＣＰ）、アセチルクエン酸トリブチル（ＡＴＢＣ）、エポキシ化大豆油（ＥＳＢＯ）、トリメリット酸トリオクチル（ＴＯＴＭ）、ポリエステル系、塩素化パラフィン等が例示される。

本発明に係る導光板を用いる本発明の面状照明装置を用いる液晶表示装置の一実施形態を示す概略斜視図である。図１に示した液晶表示装置のII−II線断面図である。（Ａ）は、図２に示した面状照明装置の一例の、III−III線矢視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。（Ａ）は、図１及び図２に示す面状照明装置の光源の概略構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す光源の１つのＬＥＤを拡大して示す概略斜視図である。導光板の形状を示す概略斜視図である。本発明の導光板の他の一例を示す概略断面図である。本発明の導光板の他の一例を示す概略断面図である。本発明の導光板の他の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０液晶表示装置
１２液晶表示パネル
１４駆動ユニット
２０面状照明装置
２４照明装置本体
２４ａ、３０ａ、１００ａ、１１０ａ光射出面
２６筐体
２８光源
３０、１００、１１０、１２０導光板
３０ｂ第１傾斜面
３０ｃ第２傾斜面
３０ｄ第１光入射面
３０ｅ第２光入射面
３２光学部材ユニット
３２ａ、３２ｃ拡散シート
３２ｂプリズムシート
３４反射板
３６上部誘導反射板
３８下部誘導反射板
４２下部筐体
４４上部筐体
４６折返部材
４８支持部材
５０ＬＥＤチップ
５２光源支持部
５４アレイ基板
５８発光面
７０、１０２、１１２、凸部
１１４平坦部
１２０ｉ背面

Claims

矩形状の光射出面と、前記光射出面の一辺を含む光入射面とを有する導光板であって、
前記光射出面の表面に、前記光入射面と平行に延在して頂部を有し、かつ、曲面で形成される凸部が、前記光入射面と直交する方向に波状に配列されることを特徴とする導光板。
前記光入射面が、前記矩形状の光射出面の対向する２辺に設けられる請求項１に記載の導光板。
前記光入射面から遠い位置と近い位置とで比較した際に、前記遠い位置における前記凸部の形成間隔が、前記光入射面に近い位置における前記凸部の形成間隔以下である請求項１または２に記載の導光板。
前記凸部の形成間隔が、前記光入射面の近くから離間するにしたがって、漸次、狭くなる請求項３に記載の導光板。
前記凸部の前記光入射面と直交する方向の大きさが異なることにより、前記遠い位置における前記凸部の形成間隔が、前記光入射面に近い位置における前記凸部の形成間隔以下となる請求項３または４に記載の導光板。
前記凸部の形成間隔が異なることにより、前記遠い位置における前記波状の凸部の形成間隔が、前記光入射面に近い位置における前記凸部の形成間隔以下となる請求項３〜５のいずれかに記載の導光板。
前記凸部の高さが２５〜１０００μｍである請求項１〜６のいずれかに記載の導光板。
前記凸部の間隔が２５〜１００００μｍである請求項１〜７のいずれかに記載の導光板。
前記導光板の厚さが、前記光入射面から離れるにしたがって、漸次、厚くなる請求項２〜８のいずれかに記載の導光板。
前記導光板が長方形であり、前記光入射面が両長辺に設定され、前記導光板の厚さが、前記短辺方向の中心に向かって、漸次、厚くなる請求項９に記載の導光板。
光散乱体が分散されていない請求項１〜１０のいずれかに記載の導光板。