バックライトユニットの導光板

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【発明の名称】	バックライトユニットの導光板
【発明者】	【氏名】野▲崎▼ 克彦【氏名】窪谷茂治
【要約】	【課題】バックライトユニットの導光板によって光源の光を反射し、フラットパネルディスプレイの表示範囲全般に渡って、輝度が均一となるように照明可能とする。【解決手段】バックライトユニットの導光板１６の光反射部を複数の直線的に形成した反射面２８で構成し、平行状に複数列に渡って配置した反射面２８の第１の反射面グループと、第１の反射面グループにおける反射面２８の各列の中間に対応した各位置に、各反射面２８を複数列に渡って配置した第２の反射面グループとを形成し、第１と第２のグループとにおける各反射面２８が、光源２４に近いものから遠くなるのに従って、反射面２８を長くなるように形成し、かつ各反射面２８の列のピッチが、光源２４に近いものから遠いものになるのに従って、徐々に狭まるように配置して構成する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】透明板の板面に光反射部を形成し、前記透明板の肉厚方向の端面側から入射した光源の光を前記光反射部で反射して前記透明板の板面側から照射するバックライトユニットにおいて、前記光反射部を構成する複数の直線的に形成した反射面を、平行状に複数列に渡って配置した第１の反射面グループと、前記第１の反射面グループにおける前記反射面の各列の中間に対応した各位置に、前記光反射部を構成する複数の直線的に形成した各反射面を平行状に複数列に渡って配置した第２の反射面グループとを有し、前記第１の反射面グループと前記第２の反射面グループとにおける前記各反射面が、光源に近いものから遠いものになるのに従って、前記反射面の長さが長くなるように形成し、前記第１の反射面グループと前記第２の反射面グループとにおける前記各反射面の列のピッチが、前記光源に近いものから遠いものになるのに従って、徐々に狭まるように配置したことを特徴とするバックライトユニットの導光板。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、フラットパネルディスプレイの表示範囲全般に渡って、輝度の均一性を高めるようにしたバックライトユニットの導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、フラットパネルディスプレイであるＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等が広く使用されている。この液晶ディスプレイは、他の光源の光を利用する非発光型である。
【０００３】この液晶ディスプレイには、液晶パネルの裏側にバックライトユニットを配置し、そのバックライトユニットで液晶パネルの裏全面に光を照射し、この光を液晶パネルに透過させて表示する透過型のものがある。
【０００４】従来、このような透過型の液晶ディスプレイ等に用いられるバックライトユニットは、その光源からの光を導光板によって面光源に変換し、液晶パネルの裏全面に照射するよう構成されている。
【０００５】この液晶ディスプレイに対しては、薄型化のニーズが多く、しかもディスプレイの表示性能を向上する為、輝度の均一性を高くすることが要求されている。従ってバックライトユニットも薄型化と輝度の均一性とが要求される。
【０００６】そこで、バックライトユニットをエッジライト型（導光板方式）に構成したものが用いられている。このエッジライト型は、厚板状の透明樹脂製の導光板を液晶パネルの裏側全面に配置し、この導光板の端部に光源を配置し、この光源から導光板に入射させた光を導光板の裏面に加工した反射部によって液晶パネル面方向に光を反射し、この反射部で反射された光を光拡散板によって均一化して液晶パネルを裏から照射するよう構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のバックライトユニットでは、導光板の反射部が、光源から照射される光線に対して略直交する方向に一連に延びる断面Ｖ字状の溝を導光板の裏面に等間隔で複数本穿設して構成されている。
【０００８】このため、導光板の光源から離れた位置ほど照度が低下し、表示面内の全域で均一の照度を得ることが困難である。
【０００９】例えば、バックライトユニットの導光板が長方形状で、その両端部にそれぞれ光源を配置したものでは、長方形状の導光板における長手方向の中央部の照明が暗くなり過ぎ、長方形状の導光板における長手方向の両端部の照明が明るくなり過ぎて、輝度の均一性が低下するという問題がある。
【００１０】本発明は上記事実を考慮し、フラットパネルディスプレイの表示範囲全般に渡って、輝度が均一となるように照明可能なバックライトユニットの導光板を新たに提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載のバックライトユニットの導光板は、透明板の板面に光反射部を形成し、透明板の肉厚方向の端面側から入射した光源の光を光反射部で反射して透明板の板面側から照射するバックライトユニットにおいて、光反射部を構成する複数の直線的に形成した反射面を、平行状に複数列に渡って配置した反射面の先行する行グループと、先行する行グループにおける反射面の各列の中間に対応した各位置に、光反射部を構成する複数の直線的に形成した各反射面を平行状に複数列に渡って配置した反射面の後行する行グループとを有し、先行する行グループと後行する行グループとにおける各反射面が、光源に近いものから遠いものになるのに従って、反射面の長さが長くなるように形成し、先行する行グループと後行する行グループとにおける各反射面の列のピッチが、光源に近いものから遠いものになるのに従って、徐々に狭まるように配置したことを特徴とする。
【００１２】上述のように構成することにより、光源から出た光が、導光板の中を導かれて各反射面の列間のピッチが長いところでは、より光源に近い前列の反射面で光が反射され、その溝底直上を通る残りの光線が広がって、これに続く後列の反射面の広い範囲で反射されることになる。よって、前列と後列とのいずれの反射面でも広い範囲で光線を反射することになり、各反射面で反射する光線の量がそれぞれ多くなる。
【００１３】また、各反射面の列間のピッチが長いところでは、それぞれ各反射面の列間のピッチが長いため、光源の近くで光線を遮る反射面の数が少なくなるので、光源で発光した光線が比較的遠くの反射面まで行き渡って反射される。
【００１４】よって、導光板は、その光源に近い部分で比較的光線を反射する率が低く、光源から離れた部分で比較的光線を反射する率が高くなる。このため光源で発光された光線量が光源から離れるのに従って少なくなる状態を光反射部が光線を反射するときに相殺するように作用して、導光板の光反射部の全面に渡って平均的に、しかも比較的多い光量で光を照射できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明のバックライトユニットの導光板に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（液晶ディスプレイの構成）本実施の形態に係わるバックライトユニットの導光板は、例えば図４の分解斜視図に想像線で示すカーステレオ用のコントロールパネル１０における表示窓１２の奥に配置して、カーステレオの動作状態を表示するフラットパネルディスプレイのひとつである、図４の分解斜視図及び図５の要部縦断面図に例示する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に装着して用いられる。
【００１６】この液晶ディスプレイは、反射ケース１４の上に導光板１６を配置し、その上に光拡散シート１８を配置し、更にその上に液晶パネル２０を配置する。そして、この状態で、反射ケース１４の長手方向両端部には、それぞれ係止部材２２を係着する。これにより、反射ケース１４の長手方向両端部と各係止部材２２とは、これらの間に、それぞれ重なった導光板１６、光拡散シート１８及び液晶パネル２０を挟み付けた状態で一体化して液晶ディスプレイを構成する。
（導光板の構成）図１乃至図４に示すように、導光板１６は、光の透過率が良好なアクリル樹脂を材料として、射出成形法で略矩形の薄板状に一体形成して製造する。
【００１７】この導光板１６は、長手方向の両端近くに、それぞれ発光素子２４（ＬＥＤ）を挿入する円形透孔２６を穿設する。なお、本実施の形態では、発光素子２４（ＬＥＤ）を用いるが、この代わりに豆電球を用いても良い。よって本明細書で発光素子というときには、豆電球を含むものとする。
【００１８】また導光板１６は、長手方向の両端角部を角４７度で斜状に切欠して反射端面を形成する。
【００１９】導光板１６の裏面には、光反射部を射出成形時に一体形成する。この光反射部は、導光板１６の長手方向中央を中心として左右対称のパターンに形成する。
【００２０】この光反射部は、光源としての発光素子２４が配置される一方の透孔２６に隣接する部分の位置から長手方向中央にかけて、光の反射面２８の分布密度が高くなるよう配置する。
【００２１】これと共に、一方の透孔２６に隣接する部分の位置から長手方向中央にかけて複数配置される各光の反射面２８を適宜分散させて配置することにより、各光の反射面２８に対する光源からの光の到達率が低下しないように構成する。この光反射部に設ける各光の反射面２８は、導光板１６の裏面にＶ字状の溝として構成し、射出一体成形で設ける。
【００２２】導光板１６の裏面に設ける各光の反射面２８は、角９０度に穿設したＶ字状の浅溝で、深さ２ｍｍに形成する。
【００２３】これらの各光の反射面２８は、その最小単位の溝の長さを有する反射面２８を透孔２６の直径と同じ長さの直線状に形成し、最大の溝の長さをもつ反射面２８を導光板１６の短い幅（横幅）の長さの直線状に形成する。
【００２４】この最小単位長さの反射面２８は、導光板１６における各透孔２６に隣接する部分の位置に形成する。また、最大長さの反射面２８は、導光板１６における長手方向中央の所定範囲に形成する。
【００２５】また導光板１６の裏面には、各反射面２８の行グループを、第１行Ａ、第２行Ｂ、第３行Ｃ、第４行Ｄ、第５行Ｅ、第６行Ｆ、第７行Ｇまでの、７つの行に分割して配置する。
【００２６】これら７つの行の内、第２行Ｂ、第４行Ｄ、第６行Ｆは、先行する行グループ（第１の反射面）とし、これらの第１列を最も透孔２６寄り（両端側）に位置させる。さらに、先行する行グループ第２行Ｂ、第４行Ｄ、第６行Ｆにおける第２列を、これらの第１列から所定の最も大きな間隔を開けて配置する。
【００２７】また、第３列は、第１列と第２列との間隔より所定の微小距離（例えば０．０１ｍｍ）だけ短い間隔を開けて配置する。このように第４列、第５列と続けるのに従ってピッチを所定の微小距離づつ狭めるようにして各々の反射面２８を配置する。
【００２８】これと共に、各反射面２８が、第１列、第２列、第３列と続くのに従って、その全長を所定の微小距離づつ延長し、先行する行グループ第２行Ｂ、第４行Ｄ、第６行Ｆの各反射面２８が一連に連続して最大長さの反射面２８となるよう構成する。
【００２９】次に、７つの行の内、第１行Ａ、第３行Ｃ、第５行Ｅ、第７行Ｇは、後行する行グループ（第２の反射面）とし、これらの第１列を、先行する行グループ第２行Ｂ、第４行Ｄ、第６行Ｆにおける第１列と第２列との中間位置に配置する。
【００３０】また、後行する行グループ第１行Ａ、第３行Ｃ、第５行Ｅ、第７行Ｇの各第２列は、それぞれ先行する行グループ第２行Ｂ、第４行Ｄ、第６行Ｆにおける第２列と第３列との中間位置に配置する。このように後行する行グループ第１行Ａ、第３行Ｃ、第５行Ｅ、第７行Ｇで第４列、第５列では、これらの各反射面２８を続けて設けるのに従いピッチを所定の微小距離づつ狭めるようにして各々の反射面２８を配置する。
【００３１】これと共に、各反射面２８が、第１列、第２列、第３列と続くのに従って、その全長を所定の微小距離づつ延長し、後行する行グループ第１行Ａ、第３行Ｃ、第５行Ｅ、第７行Ｇの各反射面２８が一連に連続して最大長さの反射面２８となるよう構成する。
【００３２】なお、後行する行グループにおける第１行Ａと第７行Ｇとは、それぞれ先行する行グループ第２行Ｂ、第４行Ｄ、第６行Ｆと、後行する行グループ第３行Ｃ、第５行Ｅとの各反射面２８が重なる部分における半分の長さに、各反射面２８を構成する。
【００３３】また、バックライトユニットの照明する範囲が広い場合は、図１に想像線で例示するように、同形の導光板１６を複数並べた構成（図示のものは２個並べたものである）とすることができる。
【００３４】このように構成される導光板１６は、その光反射部の反射面２８を射出成形で比較的許容誤差を大きく見積もって形成しても使用上十分な性能が得られる。よって、導光板１６を射出成形による大量生産することにより、廉価に提供可能である。
（液晶ディスプレイの構成）上述のように構成した導光板１６を装着する液晶ディスプレイは、その反射ケース１４を白色のプラスチックで射出成形して構成する。この反射ケース１４は、導光板１６の裏面とその周囲を囲んで光を反射させると共に、遮光するように覆う。また、反射ケース１４の底面には、それぞれ導光板１６の各透孔２６に連通するよう対応した発光素子２４を挿入する挿入口３０を穿孔する。
【００３５】この反射ケース１４に収められた導光板１６の上面には、光拡散シート１８を重ねて載置する。この光拡散シート１８は、すりガラスのように半透明に構成し、導光板１６の各反射面２８で反射された光を拡散し平均化して液晶パネル２０の裏面に照射するよう構成されている。
【００３６】さらに、光拡散シート１８の上には、液晶パネル２０を載置する。この液晶パネル２０は、矩形平板状のＬＣＤセルとして構成され、その長手方向一側部に複数の端子３２が突設されている。
【００３７】前述のように、反射ケース１４上に導光板１６、光拡散シート１８及び液晶パネル２０を積み重ねた状態で、反射ケース１４の両端部にそれぞれ係止部材２２を係着し、バックライトユニットの全体を一体に組み合わせた状態で保持する。
【００３８】この係止部材２２には、反射ケース１４に形成された係止部に係止する爪部３４を突設し、さらに、液晶パネル２０の両端部を押さえて保持する保持片３６を形成する。
【００３９】この係止部材２２は、その爪部３４を反射ケース１４の係止部に係着し、その保持片３６で液晶パネル２０の両端部を押さえることにより、反射ケース１４と係止部材２２とで、導光板１６、光拡散シート１８及び液晶パネル２０を挟み付けるようにして保持する。
【００４０】このように一対の係止部材２２を用いてバックライトユニットを組み立てる場合には、一対の係止部材２２を反射ケース１４に係着する簡単な動作で組み立てを完了できるので、容易にかつ廉価にバックライトユニットを製造できる。
【００４１】また、上述のように組み立ててから、図５に示すように、反射ケース１４の外方より、各発光素子２４をそれぞれ対応する挿入口３０とこれに連通する透孔２６とに挿入して、バックライトユニットを完成させる。
【００４２】このように構成したバックライトユニットは、コントロールパネル１０の表示窓１２の内側に設置する。このとき図５に想像線で示すように、バックライトユニット両端の各発光素子２４の部分と、導光板１６に形成した各反射面２８の７つの行グループ（第１行Ａ、第２行Ｂ、第３行Ｃ、第４行Ｄ、第５行Ｅ、第６行Ｆ、第７行Ｇ）における各々の第１列に当たる反射面２８の部分とが、表示窓１２の両端側部に隠されて外部から見えないように構成する。
【００４３】これは、発光素子２４の光が直接液晶パネル２０を照らすと、その照らされた部分だけが明るくなって目立ってしまうのを避ける為である。さらに、７つの行グループ（第１行Ａ、第２行Ｂ、第３行Ｃ、第４行Ｄ、第５行Ｅ、第６行Ｆ、第７行Ｇ）における各々の第１列に当たる反射面２８では、他の反射面２８より反射する光の量が多くなり、この第１列に当たる反射面２８の明るい光で照らされた部分だけが明るくなって目立ってしまうのを避ける為である。
【００４４】なお図示しないが、バックライトユニット自体に、各発光素子２４の部分と、７つの行グループ（第１行Ａ、第２行Ｂ、第３行Ｃ、第４行Ｄ、第５行Ｅ、第６行Ｆ、第７行Ｇ）における各々の第１列に当たる反射面２８の部分とを隠す遮蔽部材を設けても良い。
【００４５】次に、上述のように構成された本実施の形態に係るバックライトユニットの導光板を装着した液晶ディスプレイの作用について説明する。
【００４６】この液晶ディスプレイでは、発光素子２４を点灯すると、発光素子２４の発光が透孔２６から導光板１６の内部に照射される。
【００４７】このとき導光板１６の光反射部における第１行Ａ、第２行Ｂと第３行Ｃとの重なる部分、第３行Ｃと第４行Ｄとの重なる部分、第４行Ｄと第５行Ｅとの重なる部分、第５行Ｅと第６行Ｆとの重なる部分及び第７行Ｇでは、図６（イ）の如く発光素子２４の光線が反射される。
【００４８】すなわち発光素子２４から照射された光線は、第１列の反射面２８で液晶パネル２０側に反射される。この第１列の反射面２８の溝底より上を通る光線の一部は、第２列の反射面２８に反射され、この第２列の反射面２８の溝底より上を通る光線の一部は、第３列の反射面２８に反射されるというようにして順次液晶パネル２０側に反射される。
【００４９】ここで、図６（イ）に対応する部分では、各反射面２８の列間のピッチが短いため、第１列の反射面２８の溝底直上を通る光線は、第２列の反射面２８の溝底に近い位置に反射されることになる。よって、第２列の反射面２８では、溝底に近い位置から溝底までの狭い範囲で発光素子２４の光線を反射することになり、反射する光線の量が少なくなる。
【００５０】また、発光素子２４から第３列、第４列と離れるのに従って、各反射面２８に反射される光線は、その接近した手前側の反射面２８によって遮られるため益々少なくなる。
【００５１】なお、この図６（イ）に対応する部分における反射状態は、導光板１６の裏面全面に短いピッチで横幅一杯の長い一連の反射面２８を形成した、従来用いられている導光板１６の反射状態と同等である。
【００５２】また、導光板１６の光反射部における先行する行グループ第２行Ｂ、第４行Ｄ、第６行Ｆの各反射面２８のうち、隣接する行グループ同士の反射面２８が重ならない部分における、発光素子２４で発光した光線を反射する状態は、図６（ロ）に例示する如くなる。
【００５３】この図６（ロ）に対応する部分では、発光素子２４で発光した光線が第１列の反射面２８で液晶パネル２０側に反射される。この第１列の反射面２８の溝底より上を通る光線の一部は、比較的距離を置いた第２列の反射面２８の広い範囲で反射され、この第２列の反射面２８の溝底より上を通る光線の一部は、第３列の反射面２８の広い範囲で反射されるというようにして順次液晶パネル２０側に反射される。
【００５４】ここで、図６（ロ）に対応する部分では、各反射面２８の列間のピッチが長いため、第１列の反射面２８の溝底直上を通る光線が広がって、第２列の反射面２８の全面に近い広い範囲で反射されることになる。よって、第２列の反射面２８では、溝の開放端に近い位置から溝底までの広い範囲で発光素子２４の光線を反射することになり、反射する光線の量が多くなる。
【００５５】また、導光板１６の光反射部における後行する行グループ第１行Ａ、第３行Ｃ、第５行Ｅ、第７行Ｇの各反射面２８のうち、隣接する行グループ同士の反射面２８が重ならない部分における、発光素子２４で発光した光線を反射する状態は、図６（ハ）に例示する如くなる。
【００５６】この図６（ハ）に対応する部分では、発光素子２４で発光した光線が第１列の反射面２８で液晶パネル２０側に反射される。この第１列の反射面２８の溝底より上を通る光線の一部は、比較的距離を置いた第２列の反射面２８の広い範囲で反射され、この第２列の反射面２８の溝底より上を通る光線の一部は、第３列の反射面２８の広い範囲で反射されるというようにして順次液晶パネル２０側に反射される。
【００５７】ここで、図６（ハ）に対応する部分では、各反射面２８の列間のピッチが長いため、第１列の反射面２８の溝底直上を通る光線が広がって、第２列の反射面２８の全面に近い広い範囲で反射されることになる。よって、第２列の反射面２８では、溝の開放端に近い位置から溝底までの広い範囲で発光素子２４の光線を反射することになり、反射する光線の量が多くなる。
【００５８】また、前述した図６（ロ）及び図６（ハ）に対応する部分では、それぞれ各反射面２８の列間のピッチが長いため、発光素子２４の近くで発光素子２４で発光した光線を遮る反射面２８の数が少ないので、発光素子２４で発光した光線が比較的遠くの各反射面２８まで行き渡って反射され、液晶パネル２０に照射される。
【００５９】よって、導光板１６は、その両端側の発光素子２４に近い部分で比較的光線を反射する率が低く、発光素子２４から離れた中央部分で比較的光線を反射する率が高くなる。このため発光素子２４で発光された光線量が発光素子２４からはなれるのに従って少なくなる状態を相殺するように作用して、導光板１６の光反射部の全面から平均的に光を液晶パネル２０に向けて照射できる。
【００６０】次に、この図１に例示した導光板１６における一方の発光素子２４から他方の発光素子２４までの間における光の反射の状態を測定したところ、図７及び図８に示す結果が得られた。なお、図１に例示した導光板１６と性能を比較するため、導光板の裏面全面に短いピッチ０．５ｍｍで横幅一杯の長い一連の反射面（Ｖ字状溝で深さが０．２５ｍｍ）を形成したものについても同じ条件で測定した。
【００６１】この測定結果からも解かるように、図１に例示した導光板１６では、その最も両端に位置する各第１列の反射面２８を除き、光反射部の全面に渡って平均的に、しかも比較的多い光量で液晶パネル２０を照射できる。
【００６２】また、比較のため測定した、裏面全面に短いピッチ０．５ｍｍで横幅一杯の長い一連の反射面（Ｖ字状溝で深さが０．２５ｍｍ）を形成した導光板では、導光板の両端部で反射する光量が多く、導光板の中央部で反射する光量が減少してしまうことが解かる。
【００６３】よって、図１に例示した導光板１６を用いた液晶ディスプレイでは、液晶パネル２０を駆動制御することにより、表示面全面に渡って平均的に明るい輝度で表示できる。
【００６４】これに対し、比較のため測定した、裏面全面に短いピッチ０．５ｍｍで横幅一杯の長い一連の反射面（Ｖ字状溝で深さが０．２５ｍｍ）を形成した導光板を用いた液晶ディスプレイでは、表示面における両端部の輝度が明るすぎ、中央部の輝度が暗くなりすぎて不自然で見ずらい表示となってしまう。
【００６５】
【発明の効果】本発明のバックライトユニットの導光板によれば、透明板の板面に光反射部を形成し、透明板の肉厚方向の端面側から入射した光源の光を光反射部で反射して透明板の板面側から照射するバックライトユニットにおいて、光反射部を構成する複数の直線的に形成した反射面を、平行状に複数列に渡って配置した反射面の先行する行グループと、先行する行グループにおける反射面の各列の中間に対応した各位置に、光反射部を構成する複数の直線的に形成した各反射面を平行状に複数列に渡って配置した反射面の後行する行グループとを有し、先行する行グループと後行する行グループとにおける各反射面が、光源に近いものから遠いものになるのに従って、反射面の長さが長くなるように形成し、先行する行グループと後行する行グループとにおける各反射面の列のピッチが、光源に近いものから遠いものになるのに従って、徐々に狭まるように配置して構成したので、フラットパネルディスプレイの表示範囲全般に渡って、輝度が均一となるように照明できるという効果がある。

【出願人】	【識別番号】００００００４９１【氏名又は名称】アイワ株式会社
【出願日】	平成１２年１２月２６日（２０００．１２．２６）
【代理人】	【識別番号】１０００７９０４９【弁理士】【氏名又は名称】中島淳（外３名）
【公開番号】	特開２００２－１９７９１４（Ｐ２００２－１９７９１４Ａ）
【公開日】	平成１４年７月１２日（２００２．７．１２）
【出願番号】	特願２０００－３９６１６０（Ｐ２０００－３９６１６０）