JPH0627325A

JPH0627325A - 面光源装置

Info

Publication number: JPH0627325A
Application number: JP4179765A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujigami; 真藤上
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【構成】裏面に乱反射層が施されている透明な導光板
１の端面に線状の光源５を配設し、表面に透明プリズム
シート３を設け、裏面に反射板２を設けた面光源装置で
あって、透明プリズムシート３の表面に光拡散層４を設
ける。【効果】光源５から出た光は導光板１の中を通って、
透明プリズムシート３の中に入るが、この際、この透明
プリズムシート３の凹凸面で屈折して、光の方向が人が
見る方向に変わる。しかし、この透明プリズムシート３
から出た光は、導光板１の裏面に施されている乱反射層
が見えるし、この光を表示装置に照射すると、見難い画
面となる。この当面プリズムシート３の表面に光拡散層
４があるから、乱反射層が見えなくなり、この光を表示
装置に照射すると綺麗な見易い画面となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は面光源装置に関する。特
に、液晶が用いられている表示装置のバックライトに好
適な面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワープロ、パソコン、液晶テレビ等の液
晶を用いた厚みの薄い表示装置は、液晶自体が発光しな
いために、通常、バックライトを使用している。このバ
ックライトは厚みが薄く、しかも、表示装置の面をほぼ
均一に照射する必要がある。かかるバックライトには、
通常、面光源装置が使用される。この面光源装置として
は種々あるが、最も多く使用されている面光源装置の構
造は、導光板の端面に光源を設け、この光源から照射さ
れる光を導光板の表面や導光板に取り付けられた板の表
面からほぼ均一に出光させるものである。

【０００３】近年、薄型やカラー化に対応するために、
表示装置のバックライトの輝度向上の要求が高まってい
る。そこで、同じ光源で輝度を向上させるためには、面
光源装置の出光させる方向を規制して、使用者の見る方
向に効率よく光を出光させ、輝度を向上させることが必
要である。

【０００４】更に詳細に説明すると、一般に、厚みの薄
い導光板の端面に光源を設け、この端面から光を入光さ
せると、空気と導光板との屈折率の差により、光は全反
射を繰り返し、導光板から外に殆ど出ない。そこで、面
光源装置では導光板の裏面にビーズ等のドットをスクリ
ーン印刷等により乱反射層を施し、この裏面に反射板を
取り付け、導光板の裏面に当たる光を乱反射層の面で乱
反射させ、この乱反射した光を直接または反射板で反射
させて、導光板の外側に出光させるのである。

【０００５】しかし、導光板の端面に設けられた光源か
ら照射された光は、通常、図４に示すように、導光板の
表面に対して非常に小さい角度で出光する。即ち、極め
て指向性が強い。このことを図４を参照しながら、更に
詳細に説明すると、図４において１０１は裏面にドット
印刷を施した透明な導光板であり、この導光板１０１の
裏面に反射板１０２を設け、この導光板１０１の端面に
線状の光源１０３を設けたものであり、この光源１０３
から放射された光は導光板１０１の中を通り、導光板１
０１の裏面に施された乱反射層の面で乱反射され、導光
板１０１から直接出るか、反射板１０２に反射されて導
光板１０１の表面から出る。そのときのＡ点の光は、図
４のＢのように、導光板１０１との角度が小さく極めて
方向性の強い光である。

【０００６】しかし、このように導光板との角度が小さ
い方向で使用者が見ることは稀であるから、この光の出
光する角度を変えることが必要である。この方向性を改
良するために、図５に示すように、導光板１０１の表面
に拡散板１０４を設けると、図５のＣに示すように、指
向性が緩やかになるが、未だ、不十分である。

【０００７】かかる欠点を改良するものとして、特開平
２−１７号公報に記載あるように、この導光板の表面
に、平らな傾斜面からなる凹凸条を設けた透明プリズム
フィルムまたはシートを、凹凸条の面を導光板に当接さ
せて設けた面光源装置が知られている。即ち、この面光
源装置は指向性の強い光を使用者が見る方向に透明プリ
ズムフィルムまたはシートの凹凸条の平らな傾斜面で変
え、透明プリズムフィルムまたはシートの凹凸条と反対
側の面、即ち、透明プリズムフィルムまたはシートの表
面から出光させるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この面光源装
置を発明者が実験したところ、透明なプリズムフィルム
またはシートを設けることにより、光の方向を使用者の
見る方向に効率よく変えて出光させることができるが、
導光板の裏面にスクリーン印刷等で施された乱反射層が
見えるという問題がある。この乱反射層が見える面光源
装置の上に液晶を用いた表示装置を置くと、表示装置の
画面がひどく見難くなる。又、指向性が強過ぎると、見
る方向が少し変わっただけで見えなくなるという問題が
ある。

【０００９】上記公報では、導光板の出光面を梨地状に
して拡散性を持たせることを提案しているが、光の指向
性が改善されるが、乱反射層が見えたり、表示装置が見
難いということは殆ど改善されない。そこで、本発明の
目的は、導光板からの指向性の強い光の方向を改善する
ことにより光の効率を向上させると同時に、乱反射層を
見えなくした面光源装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
し、上記目的を達成するためになしたものであって、裏
面に乱反射層が施された透明な導光板の端面に線状の光
源が設けられ、この導光板の表面に、平らな傾斜面から
なる凹凸条が設けられている透明プリズムフィルムまた
はシートが凹凸条の面を導光板に当接させて設けられ、
この導光板の裏面に反射板が設けられている面光源装置
において、透明プリズムフィルムまたはシートの凹凸条
と反対側の面に光拡散層が設けられているものである。

【００１１】本発明において、透明プリズムフィルムま
たはシートとは、ガラスや透明な合成樹脂等の透明な物
質を、一面に平らな傾斜面からなる凹凸条を設けてフィ
ルムまたはシートに成形させたものである。特に、合成
樹脂製の透明プリズムフィルムまたはシートが好適であ
る。この合成樹脂製の透明プリズムフィルムまたはシー
トの最も好ましい製造方法はポリカーボネート、ポリメ
チルメタクリル、ポリエステル等の透明な樹脂を表面に
凹凸条を設けながら押し出して形成する方法である。

【００１２】本発明においてはこの透明プリズムフィル
ムまたはシートの凹凸条と反対側の面に光拡散層を設け
ているが、このように光拡散層を設ける方法は種々あ
る。その例を示すと、炭酸カルシウム粉末、酸化チタン
粉末、亜鉛華、アルミナ粉末、シリカ粉末、白土等の無
機粉末や、ガラスビーズやガラス繊維等の光を拡散させ
る光拡散物質を塗料や接着剤の中に混入させ、この塗料
や接着剤を透明プリズムフィルムまたはシートの上に塗
布する方法がある。

【００１３】又、別な方法としては、光拡散物質を含む
組成物をフィルムやシートに成形し、このフィルムまた
はシートを透明プリズムフィルムやシートの表面に接着
剤で貼り付けたり、熱プレス方法で貼り付けたりする方
法がある。又、別な方法としては、上記透明プリズムフ
ィルムまたはシートを製造するときに、光拡散物質を含
む組成物をフィルムやシートに同時に押し出して、両者
を一体に成形する方法がある。即ち、共押出法で製造す
る方法がある。この光拡散物質を入れる量は適宜でよい
が、好ましい範囲は、透明合成樹脂１００重量部に対し
て、光拡散物質を１０〜５０重量部である。

【００１４】本発明においてはこの透明プリズムフィル
ムまたはシートの表面と光拡散層とを光学的に密着させ
るとよい。ここで、光学的に密着させるとは、透明プリ
ズムフィルムまたはシートから出た光が直接光散乱層に
入ることを意味するものであって、この中間に例えば空
気層等を設けないことである。このようにすることによ
り、光の反射が少なくなり光の損失がないので好まし
い。この透明プリズムフィルムまたはシートの表面に光
拡散層を光学的に密着させる方法は、熱プレス法、共押
出法等公知の方法が使用できる。

【００１５】本発明においては透明プリズムフィルムま
たはシートの屈折率と光拡散層の屈折率とをほぼ同一に
するとよい。このように屈折率をほぼ同一にすると、光
が境界面で反射しなくなるので、光の損失がなく好まし
い。屈折率をほぼ同一にする方法としては種々あるが、
同じ材料で製造することが最も好ましい。例えば、透明
プリズムフィルムまたはシートをポリカーボネートで製
造すると、この透明プリズムフィルムまたはシートの表
面にポリカーボネートと光拡散物質との組成物からなる
光拡散層を設けるのである。

【００１６】本発明に使用する透明プリズムまたはシー
トの平らな傾斜面の角度は、導光板の厚み、透明プリズ
ムフィルムまたはシートの屈折率、使用する人が見る方
向、即ち、面光源装置からの好ましい出光角度等によっ
て異なる。本発明においてはこの透明プリズムフィルム
またはシートを導光板に、凹凸条の面を導光板に当接さ
せて設けているが、この透明プリズムフィルムまたはシ
ートの凹凸条の方向は、線状の光源に直角でない任意の
方向でよい。しかし、凹凸条が線状の光源にほぼ平行な
方向が好ましい。

【００１７】

【作用】本発明面光源装置では、導光板の端面に線状の
光源が設けられているから、この光源から放射された光
は端面から導光板の中に入る。そして、この光は導光板
の裏面に施されている乱反射層により乱反射され、直接
表面に出るか、この導光板の裏面に設けられている反射
板で反射されて表面に出る。この導光板から出た光は図
４に示すように極めて方向性が強い。

【００１８】この導光板の表面には、傾斜面からなる凹
凸条が設けられている透明プリズムフィルムまたはシー
トが凹凸条の面を導光板に当接させて設けられているか
ら、導光板から出た方向性の強い光は、この傾斜面で変
えられて、透明プリズムフィルムまたはシートの中に入
り、この透明プリズムフィルムまたはシートの中を通っ
て表面から使用者が見る方向に出光する。

【００１９】この透明プリズムフィルムまたはシートか
ら出た光は乱反射層が見える状態にあるが、本発明にお
いては、更に、この透明プリズムフィルムまたはシート
の上に光拡散層が設けられているから、透明プリズムフ
ィルムまたはシートから出た光はこの光拡散層の中に入
り、この光拡散層の中で拡散されて、反射板の乱反射層
が消えて、見やすい光となって、光拡散層から出光す
る。

【００２０】本発明において、導光板の表面に透明プリ
ズムフィルムまたはシートの凹凸条を、線状の光源にほ
ぼ平行にし、この凹凸条を当接させて設けると、光が透
明プリズルフィルムまたはシートの凹凸条にほぼ直角に
差し込むので、透明プリズムフィルムまたはシートの中
に光が効率よく入り、光の損失が少なくなる。又、本発
明において、透明プリズムフィルムまたはシートの凹凸
条の面に光拡散層を光学的に密着させたり、透明プリズ
ムフィルムまたはシートの屈折率をほぼ同じにすると、
光が透明プリズムフィルムまたはシートから光拡散層に
入るとき、光の損失がなくなり、効率よく出光させるこ
とができる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。図１〜３
は本発明面光源装置の一実施例を示すもので、図１は本
発明面光源装置の主要部を示す断面図、図２は光解散層
の位置によって出光した光がいかに変わるかを比較する
ために試験した比較例の面光源装置の主要部を示す断面
図、図３は図１に示した面光源装置の配光特性と図２に
示した面光源装置の配光特性とを示した配光特性図であ
る。

【００２２】図１において、１は厚み３ｍｍのポリメチ
ルメタクリル板からなる導光板であり、この導光板１の
裏面にはドットがスクリーン印刷が施され乱反射層が設
けられている。２は反射板であり、導光板１の裏面に設
けられていて、この導光板１の裏面に出光した光を反射
させて再び導光板１に戻すものである。５は導光板１の
端面に設けられた蛍光灯からなる線状の光源である。

【００２３】３は透明プリズムシートであり、この透明
プリズムシート３はポリカーボネート板の一面に傾斜面
からなる凹凸条が設けられたものである。この傾斜面の
角度は、光源に近い側が７０°であり、反対側が５５°
である。これを図１で示すと、図１のａが７０°であ
り、ｂが５５°である。４は光拡散層であり、ポリカー
ボネート１００重量部に対して酸化チタン粉末２０重量
部を均一に混合し、これを厚み１００μｍのシートに製
造したものである。

【００２４】この透明プリズムシート３と光拡散層４と
は共押出法で同時に押し出して一体に成形されている。
従って、透明プリズムシート３と光拡散層４とは光学的
に密着している。この実施例では透明プリズムシート３
と光拡散層４とが一体になったものを凹凸条が線状の光
源５にほぼ平行になるようにして凹凸条の面を導光板１
に当接させて、導光板１の表面に設けている。６は反射
カバーであり、この反射カバー６は光源５の背後に取り
付けられ、光源５から放射された光を導光板１に端面か
ら効率よく入光させるものである。

【００２５】次に、この図１に示す面光源装置の使用方
法について説明する。光源５を点灯する。すると、この
光源５から放射された光は直接または反射カバー６で反
射されて、導光板１の中に入る。この導光板１に入った
光は裏面に設けられた乱反射層の面で乱反射され、直接
または反射板２で反射されて、導光板１の表面から図４
に示すように指向性（導光板との角度が約２０°）の強
い光が出る。

【００２６】この表面から出た光は透明プリズムシート
３の傾斜面によって角度が変えられて（導光板との角度
が約９０°）、透明プリズムシート３の中に入る。この
光はプリズムシート３の中を通って透明プリズムシート
３の表面から光拡散層４に入る。この際、透明プリズム
シート３と光拡散層４とは、共押出法によって一体に成
形され（光学的に密着され）、且つ両者の材料が同一
（屈折率が同一）であるから、プリズムシート３から光
拡散層４に入るときの光の損失は殆どなかった。この光
拡散層４の中で光が拡散されて、光拡散層４の表面から
出光する。

【００２７】透明プリズムシート３を覗いたところ乱反
射層が見えなかった。又、この光を表示装置に当てる
と、表示装置が極めて見易かった。又、この出光された
光の配光特性を測定したところ、図３のｄに示すように
なった。

【００２８】次に、この図１に示す実施例の光拡散層を
設ける位置を比較するために比較試験を行った。この比
較例を図２を参照しながら説明する。この比較例では、
光拡散層４ａを導光板１ａの表面に直接設け、この光拡
散層４ａの上に透明プリズムシート３ａを設けたもので
ある。その他は図１に示す実施例と同じ構造である。

【００２９】この図２に示す比較例の配光特性を図１に
示す実施例と同じ方法で測定したところ、図３のｅに示
すようになった。実施例と比較例の配光特性を比較する
と、実施例の光が比較例より強いことが判る。即ち、光
が効率よく出光されていることが判る。この図３に示す
配光特性から判るように、本実施例の面光源装置は望ま
しい方向に光が向き、しかも、光の輝度が大きく、乱反
射層が見えなく、理想的な面光源装置である。

【００３０】

【発明の効果】本発明面光源装置は光拡散層が透明プリ
ズムフィルムまたはシートの表面、即ち、透明プリズム
フィルムまたはシートの凹凸条の反対側の面に設けられ
ているから、透明プリズムまたはシートから出光した乱
反射層が見える光が、光拡散層で拡散され、乱反射層が
消えて、見易い光となって出光する。従って、この光を
液晶が用いられている表示装置に照射すると見易い画面
となり、価値あるものである。

【００３１】又、導光板の表面に透明プリズムフィルム
またはシートの凹凸条を線状の光源にほぼ平行にし、透
明プリズムフィルムまたはシートの凹凸条を当接させて
設けると、光が透明プリズムフィルムまたはシートの中
に効率よく入るので、光の損失が少なくなる。

【００３２】又、透明プリズムフィルムまたはシートの
凹凸条の面に光拡散層を光学的に密着させたり、透明プ
リズムフィルムまたはシートの屈折率と光拡散層の屈折
率をほぼ同じにすると、光の損失が少なくなり、効率よ
く出光させることができる。このように、光の損失を少
なくする工夫をすることにより、光の輝度を更に向上さ
せることができ、価値あるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明面光源装置の一実施例を示すもの
で、面光源装置の主要部を示す断面図である。

【図２】図２は光拡散層の位置によって、出光した光が
いかに変わるかを比較するために試験したの比較例の面
光源装置の主要部を示す断面図である。

【図３】図３は図１に示した面光源装置の配光特性と図
２に示した面光源装置の配光特性とを示した配光特性図
である。

【図４】図４は従来の面光源装置の配光特性を示す説明
図である。

【図５】図５は従来の面光源装置の配光特性を示す説明
図である。

【符号の説明】

１、１ａ導光板２反射板３、３ａ透明プリズムフィルムまた
はシート４、４ａ光拡散層５光源６反射カバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏面に乱反射層が施された透明な導光板
の端面に線状の光源が設けられ、この導光板の表面に、
平らな傾斜面からなる凹凸条が設けられている透明プリ
ズムフィルムまたはシートが凹凸条の面を導光板に当接
させて設けられ、この導光板の裏面に反射板が設けられ
ている面光源装置において、透明プリズムフィルムまた
はシートの凹凸条と反対側の面に光拡散層が設けられて
いることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】透明プリズムフィルムまたはシートが凹
凸条を線状の光源にほぼ平行にし、凹凸条の面を導光板
に当接させて導光板の表面に設けられていることを特徴
とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】透明プリズムフィルムまたはシートの凹
凸条と反対側の面に光拡散層が、光学的に密着して設け
られていることを特徴とする請求項１記載の面光源装
置。
【請求項４】透明プリズムフィルムまたはシートの屈
折率と光拡散層の屈折率とがほぼ同一であることを特徴
とする請求項１記載の面光源装置。