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JP2003036713A - 面光源装置 - Google Patents

面光源装置

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Publication number
JP2003036713A
JP2003036713A JP2001225031A JP2001225031A JP2003036713A JP 2003036713 A JP2003036713 A JP 2003036713A JP 2001225031 A JP2001225031 A JP 2001225031A JP 2001225031 A JP2001225031 A JP 2001225031A JP 2003036713 A JP2003036713 A JP 2003036713A
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JP
Japan
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light
light guide
light source
source device
light emitting
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Pending
Application number
JP2001225031A
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English (en)
Inventor
Masaharu Oda
雅春 小田
Rika Narumi
理香 鳴海
Mitsuo Tsuji
光男 辻
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International Manufacturing and Engineering Services Co Ltd
Original Assignee
International Manufacturing and Engineering Services Co Ltd
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Publication date
Application filed by International Manufacturing and Engineering Services Co Ltd filed Critical International Manufacturing and Engineering Services Co Ltd
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Priority to US10/202,561 priority patent/US20030063234A1/en
Priority to KR1020020043931A priority patent/KR20030010533A/ko
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い輝度と広い視野角を有する優れた面光源装
置を得る。 【解決手段】表裏の一面を光出射面１１ｂとし、一端面
を光入射面１１ａとする導光体１１と、導光体１１の２
つの光入射面１１ａに沿ってそれぞれ配置された２灯の
棒状光源１２と、導光体１１の光出射面１１ｂの裏面に
配置された反射部材１４とを含む。導光体１１自体が、
棒状光源１２から光入射面１１ａを経て入射する光を光
出射面から出射させる光出射機構と、光出射面１１ｂか
ら出射される光量を制御する出射制御機構と、光出射面
１１ｂから出射する光を集光する集光機構とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン、
液晶テレビ、コンピューター用液晶モニター等に使用さ
れる液晶表示装置の面光源装置、特に高い輝度と広い視
野角を有するエッジライト方式の面光源装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】近年、ＩＴ化の進展に伴い
カラー液晶表示装置は様々な分野で広く使用されてきて
いるが、情報処理量の増大、ニーズの多様化、マルチメ
ディア対応等に従って、液晶表示装置もそれぞれのニー
ズに対応した性能が要求されている。特に、高い輝度を
得ることと広い視野角があることは、どのようなニーズ
に対しても、要求が強く、その双方が両立した液晶表示
装置が求められている。
【０００３】ところで、現在のカラー液晶表示装置を用
いたノートパソコンや携帯端末などの機器は可搬式のも
のが多く、そのため、バッテリーで駆動させている。長
時間の使用には、低消費電力の液晶表示装置が望まれ
る。液晶表示装置はそれ自身発光しないため、背後から
の照明が必要であり、その照明用として面光源装置が必
要不可欠なデバイスとなっている。
【０００４】面光源装置には、液晶表示素子部の直下に
光源を配置した直下方式、導光体の一側の光入射面に対
向させて光源を配置したエッジライト方式のものがあ
り、液晶表示装置の省電力化、コンパクト化等の観点か
らエッジライト方式が多く用いられている。
【０００５】エッジライト方式の面光源装置を用いた場
合でも、機器におけるバッテリーの消費電力は、その多
くが面光源装置で消費されているのが実状である。した
がって、エッジライト方式の面光源装置における電力消
費の効率を向上させ、低消費電力で従来以上の高い輝度
と広い視野角とを得ることが要望されている。
【０００６】このような要望に対して、特開平２−１７
号公報によれば、面光源装置を構成する導光体の光出射
面にレンズ単位を形成し、この導光体のレンズ単位上に
断面三角形状のプリズム列が配列したプリズムシート
を、プリズム列が導光体側を向くように配置する構成が
開示されている。このものは、導光体上のレンズ単位で
集光した光を光出射面に対して斜め方向に出射し、プリ
ズムシートで正面に向けることによって高い輝度を得て
いる。
【０００７】また特開平４−９８０４号公報では、導光
体上に、大方の方向が光入射面と直交するような線状の
凹凸を形成する構成が開示されている。このものは、線
状の凹凸が発揮するレンズ効果を利用して、導光体の光
入射面に平行に広がる光を集光して高い輝度を得てい
る。
【０００８】しかしながら、高輝度、広視野角に関する
要望は益々高くなっており、前記特開平２−１７号公報
及び特開平４−９８０４号公報に開示された面光源装置
の輝度以上のものが要求されている。
【０００９】本発明の目的は、高い輝度と広い視野角を
有する優れた面光源装置を得ることにある。
【００１０】
【発明の概要】本発明者等は、導光体として特定の構造
を有するものを使用することによって高い輝度と広い視
野角が得られることを見出し、本発明に至った。
【００１１】すなわち、前記目的を達成するため、本発
明に係る面光源装置は、表裏の一面を光出射面とし、対
向する２つの側端面を光入射面とする導光体と、前記導
光体の２つの光入射面に沿ってそれぞれ配置され、該光
照射面に光照射する２灯の棒状光源と、前記導光体の光
出射面の裏面に配置され、光を前記導光体の光出射面側
に反射する反射部材とを含み、前記導光体自体が、前記
棒状光源から光入射面を経て入射する光を光出射面から
出射させる光出射機構と、光出射面から出射される光量
を制御する光量制御機構と、光出射面から出射する光を
集光する集光機構とを備えていることを特徴とする。
【００１２】前記導光体の光出射機構は具体的な態様と
して、前記光出射面と、その裏面の少なくとも一方の面
に形成されて前記棒状光源と略平行をなす複数のレンズ
列から構成することができる。この場合、前記レンズ列
は、断面略三角形状でその頂角が１６０゜〜１７８゜の
プリズム列であることが望ましい。
【００１３】前記光量制御機構は具体的な態様として、
導光体の断面の厚みを対向する２つの前記光入射面から
中央部位に向けて薄くした構造として構成することがで
きる。
【００１４】前記集光機構は具体的な態様として、導光
体の光出射機構と反対側の面の前記棒状光源と略直交す
る方向に形成された複数のレンズ列から構成することが
できる。この場合、前記レンズ列は、断面三角形状でそ
の頂角が１２０゜〜１６０゜のプリズム列とすることが
できる。
【００１５】さらに面光源装置は、導光体の光出射面か
ら出射される光の強度分布を制御する光変換部材を備え
るようにしてもよい。前記光変換部材は具体的な態様と
して、導光体の光出射面からの出射光の進行方向を目的
の方向に変更する光進行変更部材から構成することがで
きる。この光進行変更部材を、断面略三角形状の複数の
プリズム列から形成するようにしてもよい。なお、この
光変換部材は、導光体の出射光の分布を広げる光拡散部
材、或いは前記導光体の出射光の分布を狭める光集光部
材から構成するようにしてもよい。さらには、前記導光
体の出射光を２つの直交する偏光成分に分離し、直交す
る一方の成分を透過し、他方の成分を反射する偏光分離
部材から構成してもよい。
【００１６】なお、前記光集光性部材は、断面略三角形
状の複数のプリズム列から形成することが望ましい。ま
た前記光変換部材は、単体で用いてもよいが、少なくと
も２以上を組合せて用いてもよいものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を説明する。
【００１８】図１は、本発明の実施形態に係る面光源装
置を示す模式的分解斜視図である。
【００１９】この実施形態に係る面光源装置は図１に示
すように、表裏の一面を光出射面１１ｂとし、対向する
２つの側端面を光入射面１１ａとする導光体１１と、導
光体１１の２つの光入射面１１ａ、１１ａに沿ってそれ
ぞれ配置された２灯の棒状光源１２、１２と、導光体１
１の光出射面１１ｂに対向して配置された光変換部材１
５、１６と、導光体１１の光出射面１１ｂの裏面１１ｃ
に配置された反射部材１４とを含んで構成されている。
２灯の棒状光源１２には、棒状光源１２からの光を導光
体１１の光入射面１１ａ側に反射させるための光源リフ
レクタ１３がそれぞれ設けられている。
【００２０】この実施形態に係る面光源装置に用いる導
光体を図２に基いて詳細に説明する。図２に示す実施形
態の導光体１１は、Ｘ−Ｙ面と平行に配置され、全体と
して平面矩形状に形成されており、４つの側端面を有し
ている。この４つの側端面のうちでＹ−Ｚ面と平行に互
いに対向している２つの側端面が光入射面１１ａとして
それぞれ形成されている。この２つの光入射面１１ａに
は上述したように、２灯の棒状光源１２が近接してそれ
ぞれ対向配置され、棒状光源１２からの光が光入射面１
１ａに入射する。
【００２１】導光体１１の光入射面１１ａと略直交した
１つ面は、全体としてＸ−Ｙ面と平行であり、光出射面
１１ｂとして形成されている。この光出射面１１ｂに
は、棒状光源１２と略平行（Ｙ方向）に配列された複数
のレンズ列１１ｄが形成されている。この複数のレンズ
列１１ｄが、棒状光源１２から導光体１１の光入射面１
１ａを経て入射する光を光出射面１１ｂから出射させる
光出射機構を構成している。図２に示すレンズ列１１ｄ
は、断面略三角形状でその頂角が１６０°〜１７８°の
プリズム列として形成されている。
【００２２】光出射機構をなすレンズ列１１ｄがプリズ
ム列で形成されることが望ましいが、これに限定される
ものではない。すなわち、導光体１１の表面への印刷、
導光体１１の表面の粗面化、導光体１１の表面に形成す
るレンズ又はレンズ列、導光体１１の表面に形成され
る、光拡散性微粒子を混入分散した薄層などのように導
光体１１から光を光出射面１１に出射可能な手段であれ
ば、いずれのものを用いてもよい。
【００２３】光出射機構のレンズ列１１ｄをプリズム列
で形成した場合の原理を図３に示す。図１〜図３に示す
ように、導光体１１の光出射面１１ｂに形成したレンズ
列（プリズム列）１１ｄの稜線は、光入射面１１ａに平
行（Ｙ方向）になっている。
【００２４】図３に示すように、導光体１１の光入射面
１１ａから入射した光の導光体１１内の分布は、スネル
の法則から約±４３°の立体角ρ以内にあり、全反射で
導光体１１内を伝搬する。導光体１１の表面にレンズ列
１１ｄ（プリズム列）が形成されていると、臨界角に近
い光線Ｌ２は、レンズ列１１ｄ（プリズム列）の頂角の
大きさに従って臨界角を越えるものが生じ、導光体１１
の外部へ出射する。臨界角を越えない光線Ｌ１でもレン
ズ列１１ｄによって方向が変更され、次のレンズ列１１
ｄに入射して臨界角を越えるものが生じる。
【００２５】このように、導光体１１の表裏の一面（こ
の実施形態の場合、光出射面１１ｂ）にレンズ列１１ｄ
が形成されていると、導光体１１の表面から次々に光が
出射する。なお、光出射機構を前記のように粗面、光拡
散性微粒子の薄層などで形成した場合、光出射方向の制
御性に難点があることから、図１及び図２に示すように
レンズ列１１ｄを用いた場合が効率的に優れている。
【００２６】光出射機構を形成するレンズ列１１ｄとし
てプリズム列を用いる場合には、断面三角形状でその頂
角が１６０゜〜１７８゜、好ましくは１６５゜〜１７５
゜のプリズム列を用いることが必要である。その理由は
次の通りである。すなわち、プリズム頂角が１６０°未
満の鋭角である場合に、臨界角を越える光線の割合が多
くなり、導光体１１の棒状光源１２側の近傍（光入射面
側１１ａ側）で明るく、光入射面１１ａから中央部位側
に離れるに従い急激に暗くなり、バックライトとして明
るさの分布の悪いものとなる。またプリズム頂角が１７
８°より鈍角である場合には、臨界角を越える光線の割
合が小さくなり、バックライトとして暗いものとなるた
めである。
【００２７】また例えば、光出射機構が導光体表面への
印刷であれば、バックライトの画面全体を均一な明るさ
にするため、その印刷の密度を暗い部分は密に、明るい
部分は疎に制御すればよい。粗面、或いは光拡散性微粒
子を混入した薄層の場合にも同様に、粗面の粗さ、光拡
散性微粒子の混入密度をそれぞれ変化させればよい。
【００２８】さらに、この実施形態の導光体１１は、光
出射面１１ｂから出射する光量を制御する光量制御機構
を備えている。この実施形態の光量制御機構は、導光体
１１の断面厚みを変化させた構成としている。この原理
を図５に基いて説明する。図５に示す光量制御機構は、
導光体１１の光出射面１１ｂ側に設けてあり、これを太
い実線で示している。
【００２９】図５（Ａ）に示すように、導光体１１の断
面厚さｔ１が厚い場合に、導光体１１内での光の反射回
数が少ないために、光出射面１１ｂ側の光量制御機構に
照射される光線が少なくなり、光出射面１１ｂからの光
出射率が低くなる。一方、図５（Ｂ）に示すように、導
光体１１の断面厚さｔ２が薄い場合に、導光体１１内で
の光の反射回数が多いために、光出射面１１ｂ側の光量
制御機構に照射される光線が多くなり、光出射面１１ｂ
からの光出射率が高くなる。
【００３０】そこで、この実施形態の光量制御機構は、
図５に示す原理を利用して、導光体１１の断面厚さを変
化させることにより、光出射面１１ｂから出射される光
量を制御するものである。具体的な態様を説明すると、
図２に示すように導光体１１の断面形状は、対向する２
つの光入射面１１ａ側での断面厚みが最も厚く、光入射
面１１ａから中央部位に向けて徐々に断面厚みが薄くな
り、中央部位での断面厚みが最も薄くなる形状に形成さ
れている。この構造が、光出射面１１ｂから出射する光
量を制御する光量制御機構を構成している。
【００３１】この実施形態の光量制御機構は、導光体１
１の中央部位の断面厚みを薄くするため、導光体１１の
光入射面１１ａからの光が光出射面１１ｂに無駄なく出
射され、光出射面１１ｂ内での平均輝度の高いバックラ
イトが得られる。特に図７（Ａ）に示すように、導光体
１１の対向する２面の光入射面１１ａから中央部位に向
けて断面の厚さの稜線１１ｆが例えば円弧状又は放物線
等を描く形状、すなわち導光体１１の裏面１１ｃを凹型
曲面形状とする構造の場合には、導光体１１の光出射面
１１ｂの中央付近の明るい領域の発現がなく、画面品位
の優れたバックライトが得られる。
【００３２】なお、図２に示す例では、導光体１１の対
向する２つの光入射面１１ａから中央部位に向けて断面
の厚さを薄くする場合に図７（Ａ）の例に限定されるも
のではない。導光体１１に光出射面１１ｂでの所望の画
面の明るさに分布にするためには図７（Ｂ）に示すよう
に、導光体１１の断面の厚さの稜線１１ｆ´が直線を描
く形状の構造としてもよい。
【００３３】導光体１１の光出射機構（複数のレンズ列
１１ｄ）と反対側の面（裏面１１ｃ）には図２に示すよ
うに、棒状光源１２と略直交する方向（Ｘ方向）に配列
された複数のレンズ列１１ｅが形成されている。この複
数のレンズ列１１ｅが、導光体１１の光出射面１１ｂか
ら出射する光を集光する集光機構を構成している。図２
に示すレンズ列１１ｅは、断面略三角形状でその頂角が
１２０°〜１６０°のプリズム列として形成されてい
る。
【００３４】図２に示す実施形態では、光出射機構のレ
ンズ列１１ｄを光出射面１１ｂ側に、集光機構のレンズ
列１１ｅを光出射面１１ｂと反対側の裏面１１ｃ側にそ
れぞれ形成したが、これに限定されるものではない。す
なわち、光出射機構のレンズ列１１ｄを光出射面１１ｂ
と反対側の裏面１１ｃ側に、集光機構のレンズ列１１ｅ
を光出射面１１ｂ側に配置してそれぞれ形成してもよ
い。
【００３５】この実施形態の導光体１１の集光機構は、
棒状光源１２と略直交する方向に延びて配列された複数
のレンズ列１１ｅから構成されることが好ましいが、例
えば導光体１１の内部に異方性の空洞を形成してレンズ
効果を生じさせる等のような手段であってもよい。集光
機構としてのレンズ列１１ｅは、その稜線が棒状光源１
２と略直交する方向に延びるプリズム列で、その頂角が
１２０゜〜１６０゜、より好ましくは１３０°〜１４０
°であるプリズム列から形成することが望ましい。
【００３６】図４に、導光体１１の光出射面１１ｂの裏
面１１ｃにレンズ列（プリズム列）１１ｅが形成された
場合の集光の様子を示す。導光体１１の裏面１１ｃ側に
出射した光は反射部材１４で反射され、導光体１１の裏
面１１ｃに形成したレンズ列（プリズム列）１１ｅのＢ
点で屈折して導光体１１に再入射し、レンズ列（プリズ
ム列）１１ｅのＣ点で全反射して方向が変更され、トー
タルとして中央へ向く集光した光として導光体１１の光
出射面１１ｂから出射する。この断面略三角形状のプリ
ズム列からなるレンズ列１１ｅの頂角が前記角度に確保
されていればよく、レンズ列１１ｅの頂角を形成する２
面の形状が例えばそれぞれ曲面であってもよい。この場
合にも、十分集光効果を得ることができる。またレンズ
列１１ｅの頂角を形成する２面の形状が曲面であれば、
製造時の導光体１１へのレンズ列（プリズム列）１１ｅ
の転写性が容易になるとともに、バックライトのアセン
ブル時に傷などの欠陥を少なくすることができる。
【００３７】図１に示す実施形態の光変換部材１５は、
導光体１１の光出射面１１ｂに隣接して配置され、全体
としてＸ−Ｙ面と平行に配置される。光変換部材１５
は、導光体１１から斜めに出射する光の進行方向を目的
の方向、特に面光源装置の正面側へ向ける光進行変更部
材からなっている。この光進行変更部材は具体的な態様
として図１に示すように、光変換部材１５の入光面の棒
状光源１２と略平行な方向に形成したプリズム列１５ａ
から形成されている。さらに、プリズム列１５ａは、そ
の頂角部分を導光体１１側に向けて光変換部材１５の入
光面に形成されている。
【００３８】図６に、面光源装置の法線方向（Ｚ方向）
に対して斜め方向から光変換部材１５に入射した光の進
行方向が、プリズム列１５ａの全反射作用によって面光
源装置の法線方向（Ｚ方向）に変更される様子が示され
ている。光変換部材１５の入光面に入射した光の進行方
向は、光変換部材１５に形成したプリズム列１５ａの全
反射作用即ち鏡面作用によって進行方向を面光源装置の
法線方向（Ｚ方向）に変更されるので、導光体１１から
の出射光の強度分布に対応した効率よい面光源装置が得
られる。光変換部材１５に形成されるプリズム列１５ａ
の頂角は５０〜７０°、より好ましくは６０°〜７０°
の範囲に設定する。この角度範囲内であれば、目的の方
向に効率よく全反射で変更することができる。
【００３９】プリズム列１５ａは、その頂角部分を導光
体１１側と反対側に向けて光変換部材１５に形成するこ
ともできる。このプリズム列１５ａからなる光変換部材
１５は、導光体１１の出射光の分布を狭める光集光部材
として機能する。この光集光部材からなる光変換部材１
５は、プリズム列１５ａの屈折作用によって光の進行方
向を変更させ、面光源装置の正面へ向ける。この導光体
１１側と反対側に向けたプリズム列１５ａの頂角は８０
°〜１００°、より好ましくは８５°〜９５°の範囲に
設定する。
【００４０】この実施形態の光変換部材１５は、導光体
１１からの出射光の進行方向を目的の方向（例えば面光
源装置の法線方向）に変更できるものであれば、プリズ
ム列１５ａに限定されるものではない。例えば円弧形状
の断面を有するレンチキュラーレンズ列や、フライアイ
レンズ列などを用いることも可能である。
【００４１】図１に示す実施形態の光変換部材１６は、
導光体１１からの出射光の分布を広げる光拡散部材から
形成されている。光変換部材１５から出射した光は、導
光体１１からの光がそのまま出射されたものであるか
ら、光の広がりが狭く、面光源装置としては視野角の狭
いものとなったり、光出射面１１ｂでの出射強度が異な
れば面光源装置としては輝度の面分布の均一性が悪いも
のとなったり、光出射面１１ｂに傷やゴミなどの欠陥が
あると面光源装置としては画面品位の悪いものとなる。
【００４２】この実施形態の光変換部材１６としての光
拡散部材は、導光体１１の出射光の分布を広げる作用を
するものであり、目的に応じて視野角を広げたり、輝度
の面分布を向上させたり、欠陥の少ない高品位な面光源
装置が提供することができる。光変換部材１６としての
光拡散部材の拡散性は、ヘイズで３０％〜９０％が好ま
しく、目的に応じて選択することができる。
【００４３】なお、この実施形態の光変換部材１６とし
て、前記光拡散部材に代えて偏光分離部材から構成する
ことができる。この偏光分離部材は、導光体１１からの
出射光を２つの直交する偏光成分に分離し、その直交す
る一方の成分を透過し、他方の成分を反射する特性を有
している。この光変換部材１６としての偏光分離部材
は、導光体１１から出射される光の直交する一方の偏光
成分のみを面光源装置の法線方向（Ｚ方向）に透過する
ため、導光体１１からの出射光の強度分布に対応した効
率のよい面光源を得ることができる。なお、この偏光分
離部材には、１枚目の偏光板の偏光方向と一致した偏光
の光を出射させ、他方の成分は反射して導光体１１に戻
し再利用する特性をもつものと、他方の偏光成分を一方
の成分に変換して出射するものとがあるが、そのいずれ
を用いてもよい。
【００４４】液晶表示装置は、液晶表示セル部と面光源
部からなる。液晶表示セル部は、電極が配置された２枚
のガラス基板で液晶分子を挟み、これらを偏光方向が直
交した２枚の偏光板で挟み込んだ構造になっている。面
光源部から発せられた自然光は、１枚目の偏光板で一方
の偏光成分だけが透過し、他方の偏光成分が１枚目の偏
光板に吸収される。１枚目の偏光板を透過した一方の偏
光成分は、液晶分子の捩じれにより偏光方向が回転され
て２枚目の偏光板に到達する。液晶分子の捩じれが、対
をなす電極間の印加電圧によってコントロールされ、偏
光光の回転度合いが決められる。液晶分子を透過した光
の偏光方向と２枚目の偏光板の偏光方向が一致していれ
ば光が透過し、直交していれば吸収され光が遮断され
る。このような原理によって液晶表示装置は表示が可能
となる。以上のように液晶表示装置では、１枚目の偏光
板に入射する自然光のうち一方の偏光成分だけが透過す
るのであるから、自然光の透過率は最大５０％である。
輝度の高い面光源装置を用いても、光量の半分は吸収さ
れている。
【００４５】これに対して、この実施形態の光変換部材
１６に用いる偏光分離部材は上述したように、１枚目の
偏光板の偏光方向と一致した偏光の光を出射させ、他方
の成分を反射して導光体１１に戻し再利用する特性、或
いは他方の偏光成分を一方の成分に変換して出射する特
性をもつものである。したがって、この実施形態の光変
換部材１６を偏光分離部材から構成した場合、偏光分離
部材からなる光変換部材１６を透過した光の透過率は、
５０％以上となる。
【００４６】したがって、この実施形態の偏光分離部材
からなる光変換部材１６を液晶表示装置の面光源部（面
光源装置に相当する）に適用した場合には、１枚目の偏
光板の光透過率を５０％以上に改善することができ、光
利用効率のよい液晶表示装置を得ることができる。
【００４７】この実施形態では、２種類の光変換部材１
５、１６を装着したが、これに限定されるものではな
い。すなわち、それぞれの光変換部材１５、１６のいず
れか一方を装着してもよく、さらには上述した３種類
の、偏角作用部材、光拡散部材、偏光分離部材からなる
光変換部材１５、１６を少なくとも２以上組合せて用い
てもよい。
【００４８】棒状光源１２は図１に示すようにＹ方向に
延びる線状の光源である。この棒状光源１２としては、
例えば蛍光ランプや冷陰極管を用いることができる。光
源リフレクタ１３は、棒状光源１２からの光をロスを少
なくして導光体１１へ導くものである。導光体１１及び
光変換部材１５、１６の基材は、光透過率の高い合成樹
脂から構成することができる。このような合成樹脂とし
ては、メタクリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボ
ネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂
等を用いることができる。導光体１１及び光変換部材１
５のプリズム列などの表面構造は、透明合成樹脂板を所
望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすること
で形成してもよく、またスクリーン印刷、押出成形や射
出成形等によって同時に形成してもよい。これらを、熱
あるいは光硬化性樹脂等を用いて形成することができ
る。さらに、透明フィルム或いはシート等の透明基材上
に活性エネルギー線硬化型樹脂からなるレンズ列１１
ｄ、１１ｅ、プリズム列１５ａを表面に形成してもよ
く、このようなシートを、接着・融着等の方法によって
別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。
【００４９】以下、実施例により本発明を更に詳述す
る。
【００５０】実施例における、面光源装置の輝度、面分
布均斉度、光度半値幅の測定を以下のように行なった。
導光体１１は、１５型（３１６×２４０ｍｍ）のサイズ
のものを用いた。棒状光源１２として、サンケン社製
（Ｎｂ−電極）の冷陰極管を用い、ＴＤＫ社製インバー
ターを用い管電流６．５ｍＡで高周波点灯させた。他の
部材は実施例、比較例で示したものを使用した。（株）
アイメス社製Ｘ−Ｙ自動輝度測定装置を用い、トプコン
社製輝度計ＢＭ−７で、１５型の画面サイズを９×９の
８１点の升目に分割し、各升目の輝度値の平均を求め、
試料の輝度値とした。
【００５１】上記８１点の輝度値の最大値をＩmax、最
小値をＩminとすると、（Ｉmax／Ｉmin）の値を面分布
均斉度とした。
【００５２】１５型の画面中央で４ｍｍφのピンホール
を有する黒色の紙を面光源装置上に装着した。水平から
±９０°回転できる回転台に面光源装置を固定した。回
転台を水平状態で、輝度計をその測定円が８〜９ｍｍと
なるように距離を調整し設置した。回転台を棒状光源１
２に平行及び垂直な方向に＋８０°〜−８０°まで１°
間隔で回転させながら、輝度計で光出射面１１ｂからの
出射光の相対光度分布を測定した。光度分布でピーク値
の１／２の広がり角を求め光度半値幅とした。
【００５３】（実施例１）アクリル樹脂板３１６×２４
０×６ｍｍを下記の方法で切削加工して導光体１１とし
た。ダイヤモンドバイトを用いて、導光体１１の光出射
面１１ｂに光出射機構として３１６ｍｍの辺（長辺）に
プリズム稜線が平行になるように、頂角（α）１７０
°、ピッチ（Ｓ）５０μｍのプリズム列（レンズ列１１
ｄ）を切削形成した。光量制御機構として導光体１１の
裏面１１ｃを曲率半径２３９８ｍｍで凹型曲面形状に切
削形成した。集光機構として２４０ｍｍの辺（短辺）に
プリズム稜線が平行になるように頂角（β）１３０°、
ピッチ（Ｔ）５０μｍのプリズム列（レンズ列１１ｅ）
を形成した。導光体１１の長辺に対応する２つの光入射
面１１ａ、１１ａに対向するようにして、長辺に沿って
棒状光源（冷陰極管）１２を配置した。そして、導光体
１１の裏面１１ｃに形成したプリズム列（レンズ列１１
ｅ）に対向させて、反射部材１４としてのツジデン社製
高輝度反射シートを配置した。また光源リフレクタ１３
として三菱樹脂社製ALSWETランプリフレクターを棒状光
源１２に配置した。以上の構成で枠体に組み込んだ。
【００５４】一方、光変換部材１５として三菱レイヨン
社製ダイヤアートでプリズム頂角６５°のプリズム列１
５ａを形成したプリズムシートを、導光体１１の光出射
面１１ｂ側にプリズム頂角部分が向くように、かつ導光
体１１の光入射面１１ａにプリズム列１５ａの稜線が棒
状光源１２に平行になるように載置した。さらに第２の
光変換部材１６としてツジデン社製拡散シートD117Tを
載置し、実施例１の面光源装置とした。
【００５５】（比較例１）上記導光体において、集光機
構を形成しない、即ちプリズム頂角１３０°のプリズム
列（実施例１のレンズ列１１ｅに対応するもの）を形成
しない導光体を作製した。この導光体を用いた面光源装
置を比較例１とする。面光源装置の輝度と、棒状光源に
平行な方向での光度の半値幅とを求め、表１に示した。
【００５６】
【表１】
【００５７】表１から明らかなように、集光機構を形成
しない比較例１は、導光体の光出射面側での中心輝度が
１８００Ｃｄ／ｍ2、光度の半減幅が８０．０°であっ
た。さらに導光体の光出射面側を目視した結果、棒状光
源１２に平行な方向の光が広がり過ぎ、輝度が低かっ
た。これに対して、実施例１は、導光体の光出射面での
中心輝度が２８６０Ｃｄ／ｍ2、光度の半減幅が４２．
４°であった。さらに導光体の光出射面側を目視した結
果、棒状光源１２に平行な方向の光が集光され、輝度が
高かった。
【００５８】（比較例２）、（比較例３） 実施例１の導光体作製と同様であるが、集光機構として
２４０ｍｍの辺（短辺）にプリズム稜線が平行になるよ
うにプリズム角度１１０°及び１６５°でそれぞれピッ
チ５０μｍのプリズム列（実施例１のレンズ列１１ｅに
対応するもの）を形成した。この導光体を用い、上記同
様の手順で作製した面光源装置をそれぞれ比較例２、比
較例３とした。この面光源装置の輝度と棒状光源に平行
な方向での光度の半値幅を求め、表１に示した。
【００５９】表１から明らかなように、比較例２は、導
光体の光出射面側での中心輝度が２１５０Ｃｄ／ｍ2、
光度の半減幅が６２．５°であった。比較例３は、導光
体の光出射面側での中心輝度が２５０５Ｃｄ／ｍ2、光
度の半減幅が６１．８°であった。比較例２、３は集光
機構としてのプリズム列を形成することにより、比較例
１と比較して改善されている。しかし、比較例２、３の
集光機構としてのプリズム列の頂角は、本発明における
プリズム列（レンズ列１１ｅ）のプリズム頂角１２０°
〜１６０°の範囲を越えているために、比較例２，３は
本発明の実施例１と比較して、棒状光源に平行な方向の
光が広がり過ぎ、輝度が低かった。これに対して、実施
例１は、比較例２、３と比較して、棒状光源１２に平行
な方向の光が集光でき、輝度が高かった。
【００６０】（比較例４）実施例１の導光体作製と同様
であるが、光出射機構として長辺にプリズム稜線が平行
になるようにプリズム角度１５５°、ピッチ５０μｍの
プリズム列（実施例１のレンズ列１１ｄに対応するも
の）を形成した。尚、集光機構としての短辺のプリズム
列（実施例１のレンズ列１１ｅに対応するもの）はプリ
ズム角度１３０°のままである。この導光体を用い、上
記同様の手順で作製した面光源装置を比較例４とする。
表２に実施例１と比較例４の面分布均斉度を示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】表２から明らかなように、比較例４は、導
光体の光出射面側での面分布均斉度が０．３０であっ
た。これに対して、実施例１は、導光体の光出射面側で
の面分布均斉度が０．７５であり、比較例４の場合と比
較して２倍以上に向上し、面分布均斉度が改善されてい
る。これは、比較例４の光出射機構としてのプリズム列
の頂角は、本発明におけるプリズム列１１ｄの頂角１６
０°〜１７８°の範囲を越えているために、比較例４は
本発明の実施例１と比較して、面分布均斉度が悪いこと
が分かった。
【００６３】（比較例５）アクリル樹脂板３１６×２４
０×６ｍｍからなる導光体の他方の面を光量制御機構と
して削ることなく、一方の面に光出射機構として３１６
ｍｍの辺（長辺）にプリズム稜線が平行になるように、
頂角１７０°、ピッチ５０μｍのプリズム列（実施例１
のレンズ列１１ｄに対応するもの）を切削形成し、他方
の面は集光機構として２４０ｍｍの辺（短辺）にプリズ
ム稜線が平行になるように、頂角１３０°、ピッチ５０
μｍのプリズム列（実施例１のレンズ列１１ｅに対応す
る）を形成した。この導光体を用い、上記同様の手順で
作製した面光源装置を比較例５とする。この面光源装置
の、輝度と棒状光源に平行な方向での光度の半値幅を求
め、表１に示した。
【００６４】比較例５のように、光量制御機構のないも
のでは、導光体の光出射面側での中心輝度が２２９０Ｃ
ｄ／ｍ2、光度の半減幅４３．５°であり、導光体の光
出射面側での出射光量が減少し、輝度が低かった。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
い輝度と広い視野角を有し優れた面光源装置を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る面光源装置を示す模式
的分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に用いた導光体を示す斜視図
である。
【図３】本発明の実施形態に係る面光源装置に用いる導
光体の詳細を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る面光源装置に用いる導
光体と反射部材との関係を示す図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、導光体内での反射状態を示
す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る面光源装置に用いる導
光体と光変換部材との関係を示す図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に用いた
光量制御機構を示す図である。
【符号の説明】
１１ 導光体 １１ａ 導光体の光入射面 １１ｂ 導光体の光出射面 １１ｃ 導光体の裏面 １１ｄ レンズ列（プリズム列） １１ｅ レンズ列（プリズム列） １２ 棒状光源 １３ 光源リフレクタ １４ 反射部材 １５ １６ 光変換部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０２Ｆ 1/13357 // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｙ 103:00 (72)発明者 辻 光男 神奈川県藤沢市桐原町３番地 株式会社ア イメス内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H042 CA12 CA17 2H091 FA16Z FA23Z FA42Z LA19

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表裏の一面を光出射面とし、対向する２つ
    の側端面を光入射面とする導光体と、前記導光体の２つ
    の光入射面に沿ってそれぞれ配置され、該光入射面に光
    照射する２灯の棒状光源と、前記導光体の光出射面の裏
    面に配置され、光を前記導光体の光出射面側に反射する
    反射部材とを含み、 前記導光体自体が、前記棒状光源から光入射面を経て入
    射する光を光出射面から出射させる光出射機構と、光出
    射面から出射される光量を制御する光量制御機構と、光
    出射面から出射する光を集光する集光機構とを備えてい
    ることを特徴とする面光源装置。
  2. 【請求項２】前記導光体の光出射機構は、前記光出射面
    と、その裏面のいずれか一方の面に形成されて前記棒状
    光源と略平行をなす複数のレンズ列からなっていること
    を特徴とする請求項１記載の面光源装置。
  3. 【請求項３】前記光出射機構のレンズ列は、断面略三角
    形状でその頂角が１６０゜〜１７８゜のプリズム列であ
    ることを特徴とする請求項２記載の面光源装置。
  4. 【請求項４】前記導光体の光量制御機構は、導光体の断
    面の厚みを対向する２つの光入射面から中央部位に向け
    て薄くした構造であることを特徴とする請求項１記載の
    面光源装置。
  5. 【請求項５】前記導光体の集光機構は、導光体の光出射
    機構と反対側の面の前記棒状光源と略直交する方向に形
    成された複数のレンズ列からなっていることを特徴とす
    る請求項１記載の面光源装置。
  6. 【請求項６】前記集光機構のレンズ列は、断面三角形状
    でその頂角が１２０゜〜１６０゜のプリズム列であるこ
    とを特徴とする請求項６記載の面光源装置。
  7. 【請求項７】さらに、導光体の光出射面から出射される
    光の強度分布を制御する光変換部材を備えたことを特徴
    とする請求項１記載の面光源装置。
  8. 【請求項８】前記光変換部材は、導光体の光出射面から
    の出射光の進行方向を目的の方向に変更する光進行変更
    部材からなっていることを特徴とする請求項７記載の面
    光源装置。
  9. 【請求項９】前記光進行変更部材は、断面略三角形状の
    複数のプリズム列からなっていることを特徴とする請求
    項８記載の面光源装置。
  10. 【請求項１０】前記光変換部材は、導光体の出射光の分
    布を広げる光拡散部材からなっていることを特徴とする
    請求項７記載の面光源装置。
  11. 【請求項１１】前記光変換部材は、前記導光体の出射光
    の分布を狭める光集光部材からなっていることを特徴と
    する請求項７記載の面光源装置。
  12. 【請求項１２】前記光集光部材は、断面略三角形状の複
    数のプリズム列からなっていることを特徴とする請求項
    １１記載の面光源装置。
  13. 【請求項１３】前記光変換部材は、前記導光体の出射光
    を２つの直交する偏光成分に分離し、直交する一方の成
    分を透過し、他方の成分を反射する偏光分離部材からな
    っていることを特徴とする請求項７記載の面光源装置。
  14. 【請求項１４】前記光変換部材は、前記光進行変更部材
    と前記光拡散部材と前記光集光部材と前記偏光分離部材
    とを少なくとも２以上組合せた構成であることを特徴と
    する請求項８、１０、１１又は１３のいずれか一項記載
    の面光源装置。
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