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JPH07270603A - 光制御部材 - Google Patents

光制御部材

Info

Publication number
JPH07270603A
JPH07270603A JP6083983A JP8398394A JPH07270603A JP H07270603 A JPH07270603 A JP H07270603A JP 6083983 A JP6083983 A JP 6083983A JP 8398394 A JP8398394 A JP 8398394A JP H07270603 A JPH07270603 A JP H07270603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
control member
turbidity
light control
optical control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6083983A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Arai
孝之 荒井
Kayoko Watai
かよ子 渡井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enplas Corp
Original Assignee
Enplas Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enplas Corp filed Critical Enplas Corp
Priority to JP6083983A priority Critical patent/JPH07270603A/ja
Publication of JPH07270603A publication Critical patent/JPH07270603A/ja
Priority to US08/863,623 priority patent/US6275338B1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 面光源装置から出射される光の、進行方向と
拡散状態の両方を制御可能な光制御部材を提供すること
を目的とする。 【構成】 光制御部材の、光制御面または光制御面と対
向する側の面のうちの少なくとも一方の面に、濁度が１
９００〜２４００〔１／ｃｍ〕の光拡散層をコーティン
グした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に、面光源装置から
出射される光の進行方向を制御するための光制御部材に
関する。
【０００２】
【従来技術】面光源装置を、液晶表示装置のバックライ
トに用いる場合、面光源装置から出射される光の拡散状
態と進行方向とによって、液晶表示装置の表示部を見る
方向の違いによる表示内容を視認できる範囲、所謂、視
野角と、表示部を見たときの表示部の明るさとに影響を
及ぼす。
【０００３】出射された光がより拡散した状態にあるほ
ど、視野角は広くなるが、表示部は暗く見えてしまう。
逆に、出射された光があまり拡散していない状態だと、
視野角の範囲は狭くなるが、特定の方向に進む光の量は
多い。そして、光の進行方向と、表示部を見る方向とが
一致すると、液晶表示装置を見る人にとって、表示部は
明るく見える。逆に、表示部を見る方向と、光の進行方
向とが全く一致しないと、表示部のコントラストがはっ
きりしなくなり、表示内容を視認できなくなる。
【０００４】そこで、液晶表示装置のバックライトとし
て用いられる面光源装置の場合、液晶表示装置に要求さ
れる視野角及び表示部を見る方向に合うように、出射さ
れた光の拡散状態と進行方向を変える必要があった。
【０００５】また、面光源装置を、特定の部分のみを照
明する局所照明に用いる場合にも、光がより拡散された
状態にあるほど、広い範囲を照明することが出来るが、
照度は低下してしまい、逆に光があまり拡散されていな
い状態だと、照明できる範囲は狭くなるが、照度は高く
なる。勿論、局所照明の場合も、光の進行方向の制御は
大切で、必要以外の方向へ光が向かわないようにしなけ
ればならない。
【０００６】従来、面光源装置から出射された光の拡散
状態と進行方向を変換する方法として、拡散部材と光制
御部材との二つの部材を出射面上に配置する方法があっ
た。図５は、そのような従来の面光源装置の構成の一例
を示す模式図であり、導光体の入射面１ｂに沿って円筒
状の光源２が配置され、導光体の出射面１ａ上には光制
御部材３と拡散部材６とを、互いに完全には密着させな
いように重ねた状態で配置されており、導光体の出射面
１ａと対向する側の面には反射部材４が配置されてい
る。
【０００７】光源２より出射された光は、導光体の入射
面１ｂより導光体１内に入射し、導光体１内を進行して
いく間に、直接、又は、導光体１の内面や反射部材４、
あるいは導光体１に設けられた、図示しない粗面部また
はインク印刷部等によって反射されるなどして、一部の
光が出射面１ａより出射される。そして、出射面１ａか
ら出射された光を、光制御部材３を透過させることで、
光制御部材３の一方の面に設けられた多数の凸部３ａの
作用によって光の進行方向を曲げ、希望の方向に光の進
行方向を制御し、次に、光制御部材３と拡散部材６との
間に生じる僅かな空隙１０（図５では誇張して示してい
る）と拡散部材６とを透過させることで光の拡散状態を
希望の状態に変えていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す面
光源装置の場合、導光体の出射面１ａ上に、光制御部材
３と拡散部材６との二つの部材を配置する必要がある。
光学部品の場合、表面にごみや埃などの異物が付着した
り、あるいは傷が付いたりしてしまうと、性能が著しく
低下してしまう。
【０００９】特に図５に示すような面光源装置の場合、
製造工程中、光制御部材３と拡散部材６との間に異物が
挟まるという問題が、よく発生した。そのため、光学部
品の取扱は大変注意が必要で、例えば搬送する場合だ
と、傷が付かないように一つ一つ別々にする必要があ
り、また、ごみや埃などが付かないように完全に密封す
る必要がある。また、面光源装置を組み立てる場合に
も、一つ一つの部品に対して傷や汚れなどがないことを
確認した上で、細心の注意を払って組立をしなければな
らないので、部品点数が一つ増えるだけで、製造コスト
が大幅に上昇してしまう。
【００１０】更に、光制御部材３と拡散部材６の二つの
部材を固定するための手段が必要になるなどして、面光
源装置自体も大きくなってしまう。光学的にも、光制御
部材３と拡散部材６との間に空隙１０ができるので、空
気は一般に光制御部材３や拡散部材６と比較すると屈折
率が極端に小さい場合が多いので、光を拡散させる効果
もあるが、しかし、光が途中で反射されるなどして、光
の利用効率を低下させてしまうこともあった。
【００１１】本発明は、簡単に製造でき、しかも、面光
源装置から出射された光の進行方向を制御しながら液晶
表示装置に要求される視野角を満たすことのできる拡散
光に変換可能で、更に、局所照明用の面光源装置にも応
用できる光制御部材を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、光透過性を有
し、少なくとも一方の面が、透過する光の進行方向を曲
げる作用をする凹あるいは凸形状を設けた光制御面とな
っている光制御部材の、光制御面か、あるいは、光制御
面と対向する側の面のうちの少なくとも一方の面に、濁
度が１９００〔１／ｃｍ〕から２４００〔１／ｃｍ〕の
範囲内となるように光拡散層をコーティングすることに
よって、上記の課題を解決する。
【００１３】
【作用】まず、上記の濁度について説明する。光の進行
方向を制御することと、光を拡散させることとは、相反
することである。光が拡散された状態になるということ
は、光の進行方向が乱されることであり、光の進行方向
を制御することは、光の拡散を抑制することである。従
って、光の進行方向制御能力とのバランスを考慮して、
光拡散層を光制御部材にコーティングする必要がある。
そこで、コーティングされた光拡散層の能力を評価する
方法として、本発明では、以下に述べる濁度を用いるこ
ととする。
【００１４】図４は、濁度を測定する方法を示す模式図
である。まず、図４の（ａ）に示すように、透明な基体
７に垂直にＨｅＮｅレーザ光８を照射し、この時透明な
基体７を透過した光のうち、透明な基体７に対し垂直方
向に透過した光９の光強度を測定し、この測定値をＩ0
とする。次に、図４の（ｂ）に示すように、透明な基体
７に厚さｄ〔ｃｍ〕の光拡散層５をコーティングして、
透明な基体７側より、図４の（ａ）と同じように、Ｈｅ
Ｎｅレーザ光８を垂直に照射し、透明な基体７と光拡散
層８とを透過した光のうち、透明な基体７に対して垂直
方向に透過した光９´の光強度を測定して、この測定値
をＩとする。上記ＩとＩ0、及びｄの値を、以下の式に
代入する。
【数１】 この結果、求められたＥの値を濁度とし、透明な基体に
コーティングした光拡散層の評価に用いることとする。
【００１５】この濁度は、値が大きくなるほど、光の拡
散効果が大きくなり、値が小さくなるほど、光の拡散効
果が小さくなる。従って、上記の濁度を用いて本発明の
光制御部材を評価した場合に、濁度の値があまり大きす
ぎると、光制御部材の形状が有する光制御能力が損なわ
れることになり、逆に濁度の値が小さすぎると、光を拡
散させる効果が弱くなってしまう。
【００１６】通常の面光源装置に本発明の光制御部材を
用いる場合、光拡散層の濁度が１９００〔１／ｃｍ〕以
下だと、光を拡散させる作用が弱すぎて、例えば液晶表
示装置のバックライトとして使用した際には、液晶表示
装置に一般的要求されている視野角を十分には確保でき
ず、視野角が狭くなってしまうことが多い。逆に、濁度
が２４００〔１／ｃｍ〕以上になるように光拡散層を光
制御部材にコーティングすると光制御効果を打ち消して
しまい、液晶表示装置のバックライトとして使用した際
には、必要とされる視野角の範囲外へ配向される光の量
が増え、光の利用効率の面で問題を生じる。故に、液晶
表示装置のバックライトとして面光源装置に用いる場合
には、濁度が１９００〔１／ｃｍ〕から２４００〔１／
ｃｍ〕の範囲内となるように、光拡散層をコーティング
することが望ましい。
【００１７】また、局所照明の場合も、濁度がおよそ１
９００〔１／ｃｍ〕から２４００〔１／ｃｍ〕程度の範
囲内となるように、光拡散層を光制御部材にコーティン
グすると、通常使用されている局所照明の大半に適応で
きる。
【００１８】
【実施例】図１は、実際に面光源装置に本発明の光制御
部材を配置した状態の一例を示す模式図である。図中、
１は導光体、２は冷陰極管などの円筒状をした光源、３
は、規則的に同一形状の凸部３ａを、導光体１の出射面
１ａ側を向けて配設した光制御部材、４は反射部材で、
５は、光制御部材の凸部３ａが設けられている面とは対
向する側の面上に、濁度が１９００〔１／ｃｍ〕から２
４００〔１／ｃｍ〕の範囲内のいずれかの値となるよう
にコーティングされている光拡散層である。
【００１９】光拡散層５は、図５に示されている拡散部
材６と同じ働きをし、光源２から出射されて導光体１内
へ入射した光が、導光体の出射面１ａより出射され、ま
ず、光制御部材３を透過することで、進行方向を制御
し、次に、光拡散層５を透過することによって拡散させ
る。
【００２０】光拡散層５は、例えば光透過性を有する塗
料内に、光透過性を有するガラスや、アクリル、シリコ
ーンなどの合成樹脂の微粒子、又は、ガラスやアクリル
などの中空微粒子、あるいは気泡などを混入したもので
ある。微粒子の形状は、球状や角状、棒状などを色々取
り混ぜて、光拡散層５内での光の進行をできるだけ乱す
ようにすると、光拡散層５が薄くても高い光拡散効果が
得られる。
【００２１】また、一般に空気は光透過性を有する塗料
に比べると屈折率が極端に小さい場合が多いので、上記
の中空微粒子や気泡などを光透過性を有する塗料内に混
入すると、同様に光拡散層５が薄くても、高い光拡散効
果を得ることができる。中空微粒子の中空部分または気
泡の大きさとしては、製造のしやすさなどより、仮に球
形の場合だと、直径がおよそ０．１〔μｍ〕から１０
〔μｍ〕程度が望ましい。
【００２２】図２は、凸部３ａの形状が中央部と周辺部
とで異なる光制御部材３を用いた面光源装置の一例を示
す模式図である。湾曲した反射部材４内に電球などの略
球状の光源２´を配置し、光源２´上に、凸部３ａの形
状が中央部と周辺部とで異なる光制御部材３を配置した
もので、この場合は、凸部３ａの表面上に光拡散層５が
コーティングされている。このような、凸部３ａの形状
が各部分で異なる光制御部材３にも、本発明は適用でき
る。
【００２３】更に、面光源装置の使用目的によっては、
縦方向と横方向とで、光の拡散状態が異なっていた方が
よい場合がある。例えば、液晶表示装置のバックライト
として用いる場合、通常、液晶表示装置は画面に対して
縦方向より横方向の方が視野角が広く必要とされる場合
が多い。このような場合には、図３に示すような、両面
に断面が三角形状の凸部３ｂ，３ｃが設けられており、
凸部３ｂの頂点の延びる方向と、凸部３ｃの延びる方向
とは、互いに９０°異なる方向を向いている光制御部材
３を用いるとよい。
【００２４】なぜならば、凸部を導光体の出射面１ａ側
に向けて配置した場合と、導光体の出射面１ａと反対側
に向けて配置した場合とでは、光制御部材を透過する光
に対する作用が異なるので、図３に示す光制御部材３に
光を透過させると、縦方向と、横方向で拡散状態が異な
る光を作り出すことができる。
【００２５】図３の場合にも、面光源装置に用いられた
ときに、導光体の出射面１ａとは反対側を向けて配置さ
れる凸部３ｂの表面上に、光拡散層５がコーティングさ
れていて、光制御部材３を透過した光を、光拡散層５で
拡散させる。
【００２６】尚、上述の実施例では、光制御部材３の片
面に光拡散層５をコーティングしている例のみを示した
が、使用目的によっては光制御部材３の両面に光拡散層
５をコーティングしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】上述のように本発明の光制御部材は、通
常使用されている光制御部材に、濁度が１９００〔１／
ｃｍ〕から２４００〔１／ｃｍ〕となるように光拡散層
をコーティングすることにより、光制御部材単体で、面
光源装置から出射される光を、光の進行方向を制御しな
がら液晶表示装置に要求される視野角を満たすことので
きる拡散光に変換することができる。
【００２８】また、光制御部材と拡散部材との間に空隙
ができることによる、光の反射のための損失をなくすこ
とができ、通常の面光源装置だと、本発明の光制御部材
を用いることで光の損失が従来より、５％から１０％低
減される。更に、光制御部材と拡散部材との間に、製造
工程中に異物が挟まるなどの問題を無くすことができ
る。その上、光学部品の部品点数が削減できたことで、
製造及び品質管理のコストを大幅に削減できる。
【００２９】尚、図１、２、３では、光制御部材に設け
られた凸部は断面が三角形状をしているが、本発明はこ
れに限定するものではなく、例えば凸部の形状を、球形
状や波形状などにして、レンズ的作用をさせることで光
の進行方向を変える光制御部材や、あるいは、台形状や
多角錐形状を設け、変則的に光の進行方向を変える光制
御部材など、どのような形状の凸部、あるいは凹部を有
する光制御部材でも、本発明は適用できる。
【００３０】また更に、光拡散層内にガラスやアクリル
などの中空微粒子、または気泡などを混在させること
で、光拡散層内に空気が存在する部分を設けると、光拡
散層が薄くても高い光拡散効果が得られる。
【００３１】勿論、本発明の光制御部材は、液晶表示装
置のバックライト以外の、例えば局所照明用の面光源装
置にも適応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光制御部材を用いた面光源装置の構成
の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示す面光源装置とは異なる面光源装置
に、本発明の光制御部材を用いた場合の構成の一例を示
す模式図である。
【図３】両面に凸部を設けた光制御部材の一例を示す斜
視図である。
【図４】透明な基体に光拡散層をコーティングした光学
部品の、濁度を測定するための実験について示す模式図
で、（ａ）は、Ｉ0を求めるための実験方法を、（ｂ）
は、Ｉを求めるための実験方法を示す。
【図５】従来の面光源装置の構成の一例を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
１ 導光体 ２，２´ 光源 ３ 光制御部材 ４ 反射部材 ５ 光拡散層 ６ 拡散部材 ７ 透明な基体 ８ ＨｅＮｅレーザ ９，９´ 垂直方向への透過光 １０ 空隙

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光透過性を有し、少なくとも一方の面
    が、透過する光の進行方向を曲げるための凹あるいは凸
    形状を複数設けた光制御面である光制御部材において、
    前記光制御面か、あるいは前記光制御面と対向する側の
    面のうちの少なくともいずれか一方の面に、濁度が１９
    ００〔１／ｃｍ〕から２４００〔１／ｃｍ〕の範囲内の
    いずれかの値となるように光拡散層をコーティングした
    ことを特徴とする光制御部材。
  2. 【請求項２】 前記光拡散層内には、空気が存在する部
    分があることを特徴とする請求項１に記載の光制御部
    材。
JP6083983A 1994-03-29 1994-03-29 光制御部材 Pending JPH07270603A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6083983A JPH07270603A (ja) 1994-03-29 1994-03-29 光制御部材
US08/863,623 US6275338B1 (en) 1994-03-29 1997-05-27 Light regulation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6083983A JPH07270603A (ja) 1994-03-29 1994-03-29 光制御部材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07270603A true JPH07270603A (ja) 1995-10-20

Family

ID=13817773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6083983A Pending JPH07270603A (ja) 1994-03-29 1994-03-29 光制御部材

Country Status (2)

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US (1) US6275338B1 (ja)
JP (1) JPH07270603A (ja)

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