JPH0963332A - 面状光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の面状光源装置においては、光散乱パタ
ーンを透明樹脂基板の裏面に施すことにより、光源から
の距離に関係なく全画面を均一に発光させていたが、生
産効率の向上、構成部材の削減の面から、光散乱パター
ンを施さずに均一な発光強度を有する面状光源装置を提
供する。 【解決手段】 面状光源装置内に備わる透明樹脂基板１
の形状を略楔形とし、該透明樹脂基板１の傾斜を持つ裏
面２に光拡散層６を備え、反射角の特性を用いて、光源
から遠い地点の光出射を多くする構成とし、全画面で均
一な発光強度を持つようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、看板や各種表示装
置等の背面照明に用いる薄型の面状光源装置に関するも
のであり、特に液晶表示装置の背面照明手段として好適
に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種の薄型面状光源を実現す
る手段として、サイドライト方式（導光板方式）が知ら
れている。これは例えば図３に示すように、アクリル樹
脂等の透光性の高い材料による略断面矩形状の透明樹脂
基板２１を用い、裏面２２には白色または乳白色インク
をたとえば公開特許公報昭６３−６２１０５号に示され
るように一端側から他端側に行くにつれてその密度が変
化するように印刷された散乱パターン２３が施されてい
る。この散乱パターン２３は、通常スクリーン印刷方式
により施される。さらに散乱パターン２３の後方には、
反射板２４が配置されている。また、透明樹脂基板２１
の表面２５（観察側）の上には拡散板２６が配置されて
いる。

【０００３】一方透明樹脂基板２１の少なくとも一面以
上の端面２７には、１本または複数本の直線状の光源で
ある冷陰極または熱陰極の蛍光管２８が透明樹脂基板２
１の端面２７とほぼ当接するように置かれており、蛍光
管２８の外周のうち端面２７と当接する以外の周面は銀
等を蒸着した反射フィルム２９で覆われている。この反
射フィルム２９の両端は透明樹脂基板２１の表裏それぞ
れに接着されている。蛍光管２８が置かれている以外の
少なくとも一面以上の端面には、反射テープ等の反射材
３０が付加されている。

【０００４】図４に基づいて、面状光源装置内における
光線の挙動について説明する。蛍光管２８からの発光光
線は、反射フィルム２９により閉じ込められるので、そ
の多くが透明樹脂基板２１の端面２７に到達し、透明樹
脂基板２１の内部に侵入する。この光線のうち、透明樹
脂基板２１の裏面２２に印刷されている散乱パターン２
３に当たった光線３１だけが散乱され、そのまま反射し
て透明樹脂基板２１の表面２５に達する光線３２及び散
乱パターン２３の裏面に抜けて反射板２４に当たって反
射し、透明樹脂基板２１の表面２５に向かう光線３３の
２つは、符号３４で示すように、拡散板２６を透過して
画面上に放射される。

【０００５】透明樹脂基板２１の裏面２２の散乱パター
ン２３に当たらなかった光線３５及び透明樹脂基板２１
の表面２５側に当たった光線３６は散乱パターン２３に
到達するまでそのまま透明樹脂基板２１内部で全反射を
繰り返して進む。出射光が全画面上で均一な発光強度に
なるように散乱パターン２３に密度分布を与えているこ
とにより、比較的高輝度でしかも均一な面状光源が実現
可能となっている。

【０００６】ところで図示中の拡散板２６は、散乱パタ
ーン２３のみが輝いて見える、いわゆるドットイメージ
を除去し、画面上の均一発光を実現する部材として使用
するもので、光の拡散機能を有するものである。この拡
散板２６の構成は、例えば実用新案登録番号第３０１０
８７１号に開示される物品である拡散シートを一例とし
て説明すると、図５に示すように、透明支持体３７上に
拡散部材としてのアクリル樹脂の中にポリスチレン樹脂
の真球状の粒子３８を混入した透明樹脂層３９を設けた
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような構成なの
で、密度分布を与えた散乱パターン２３を透明樹脂基板
２１に印刷することにより、出射光が全画面上で均一な
発光強度となるような面状光源装置が得られる。この散
乱パタ−ン２３を透明樹脂基板３１に施す作業は、上述
したように通常スクリーン印刷方式により行われる。し
かし、インクを乾燥させる工程に時間がかかり、生産効
率の低下につながるという問題があった。また、溶剤に
よる環境汚染問題も危惧される。

【０００８】さらに、上述した散乱パターン２３のみが
輝いて見えるドットイメージを除去する解決手段とし
て、従来は面状光源装置の表面に上述したような拡散シ
ートを拡散板２６として付加しているのだが、部品点数
の増加による高コスト化や、組立時の取扱性が悪化する
ことによる不良の増加、光線透過率（効率）の低下によ
る面状光源装置の画面上の輝度の低下の問題がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、透明樹脂基板に密度
分布を変化させた光散乱パターン２３を施さずに全画面
上の出射光を均一な発光強度にして、なおかつ部材の構
成枚数を低減させ、高効率で低コスト及び取扱性を改善
した面状光源装置を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１の発明においては、少なくとも
一端面に光入射面、少なくとも一面に光出射面を有する
透明樹脂基板と、前記光入射面に光入射を行うための光
源手段からなるいわゆるサイドライト方式の面状光源装
置において、前記透明樹脂基板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形状を有し、し
かも前記光出射面とその対向する面のいずれかもしくは
その両面に光散乱材料を均一な密度で内包した透明樹脂
材料の層による光拡散手段を全面に有することを特徴と
する面状光源装置である。

【００１１】請求項２の発明においては、上記請求項１
の構成に加えて前記透明樹脂基板の光出射面に光出射方
向特性を修正する光出射方向修正手段が前記透明樹脂基
板と一体もしくは別体に設けられていることを特徴とす
る上記面状光源装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１において、１は透明樹脂基板で
あり、アクリル樹脂で形成されている。この透明樹脂基
板１の裏面２は、光源である直線状の蛍光管３に当接す
る光入射面４より遠ざかるにつれて厚みが減少していく
角度に傾斜しているので、透明樹脂基板１の断面形状は
略楔形である。またこの裏面２側は、アクリル樹脂に光
散乱粒子５としてポリスチレンビーズを均一に分散させ
たものを全面均一な厚さで密着、硬化させて光拡散層６
を形成している。この時、光拡散層６の表面（空気に触
れる面）である境界面７は平滑面になるよう形成する。
そして、さらに光拡散層６の後方には、光拡散層６の全
面を覆うように反射板８が配置されている。

【００１３】一方、蛍光管３の外周面であって、透明樹
脂基板１の光入射面４に当接する以外の周面は、アルミ
ニウム、銀等を蒸着した反射フィルム９で覆われてい
る。この反射フィルム９の両端部は透明樹脂基板１の表
裏それぞれに接着されている。また、透明樹脂基板１の
表面１０には、光出射方向修正手段として、表面１０全
面にわたってプリズムシート１１を配置する。

【００１４】このような構成からなる本発明の面状光源
装置における光線の挙動を、図２に基づいて説明する。
蛍光管３から発光し、光入射面４から透明樹脂基板１内
に取り込まれる光線を、光線Ｃ、光線Ｄに代表させて、
その挙動を観察する。光拡散層６内に散在する光散乱粒
子５に到達しない光線を光線Ｃとし、光散乱粒子５に到
達する光線を光線Ｄとする。

【００１５】光線Ｃは、光入射面４に達し、断面略楔形
の透明樹脂基板１の内部に進入する。この光線Ｃの挙動
は、表面１０と、裏面２においては光拡散層６の空気と
の境界面７で、反射を繰り返して透明樹脂基板１の末端
部分（図２右側）に近付いていく。この時、各反射点Ｃ
１、Ｃ２、・・・において、鏡面的に反射するので、透
明樹脂基板１の裏面２の傾斜により、図２に示すように
透明樹脂基板１の末端（図２右側）に近付くにつれ反射
点間の距離が短くなる。

【００１６】また、各反射点Ｃ１、Ｃ２・・・におい
て、光線の一部は外部へ放出される。表面１０における
反射点で放出される一部光線Ｃ’は、透明樹脂基板１の
表面１０を覆うプリズムシート１１により、光出射方向
を画面に対してほぼ垂直に向かうように修正されて、画
面に放出される。そして、光拡散層６と空気との境界面
７における反射点で放出される一部光線Ｃ”は、透明樹
脂基板１の後方に位置する反射板８により、再び透明樹
脂基板１の方へ反射される。

【００１７】一方、光線Ｄは、光入射面４に達し、透明
樹脂基板１の内部に進入し、光拡散層６内の光散乱粒子
５に入射すると、光線Ｄ’に示されるように散乱、反射
され、表面１０に向かう。後の挙動は、光線Ｃと同様で
あり、各反射点において一部光を放出しながら透明樹脂
基板１の末端（図２右側）に進み、光拡散層６内の光拡
散粒子５に入射すると散乱、反射を行う。表面１０上と
境界面７上での反射は、光線Ｄの場合も同様に、鏡面反
射となるので、透明樹脂基板１の略楔形の形状により末
端（図２右側）にいくほど同面上での反射点間の距離は
短くなる。

【００１８】上述したように、その挙動を代表的に観察
した光線Ｃと光線Ｄにおいては、透明樹脂基板１の末端
（図２右側）に向かうにつれ、表面１０での反射点間の
距離が短くなるということは、反射点において光線が一
部放出されるので、当然透明樹脂基板１の末端（図２右
側９）の方が輝度が高く、光の量が多い。また、光源か
らの直接光は、光源との距離が近いほど輝度が高く、明
るいことは、日常的に経験することである。

【００１９】これらの２種の光線、すなわち、透明樹脂
基板１内を反射する光線と直接光のバランスを取ること
により、発光強度を均一にすることができる。具体的に
は、透明樹脂基板１の末端（図２右側）に光線を到達さ
せ、かつその光の量の多少の要因となる反射角を調節す
るために、光源からの直接光とのバランスを取りなが
ら、透明樹脂基板１の断面形状である楔形の厚みを調節
することによって、画面上で均一な発光強度を得ること
が可能である。この時、光拡散粒子５を、透明樹脂基板
１の裏面２に光拡散層６として、裏面２側に集積させる
のは、入射してくる光線の多くを表面１０に向かって、
散乱、反射するためである。これにより、表面１０で放
射する光線が多くなるので、輝度も向上する。

【００２０】このように、光拡散層６と楔形状の透明樹
脂基板１を組み合わせることによって、光線の画面上へ
の放出と透明樹脂基板１内の伝搬を制御することによ
り、画面の発光強度が均一な面状光源を得る。しかし、
前記の面状光源装置の発光強度の最大値は視野正面方向
（図１の矢印Ａ）に対してずれている（図１の矢印Ｂ）
ため、光出射方向修正手段としてプリズムシート１１を
付加することにより、この発光強度の最大値を視野正面
方向に修正することができ、より明るい面状光源装置を
得ることができる。

【００２１】本発明を実施するに際して用いる透明樹脂
基板１及び光拡散層６の樹脂は屈折率の近い、もしく
は、光拡散層６の方が高いもので、その透明性、加工性
からアクリル樹脂がもっとも適している。しかしながら
本発明の態様としては、特にこれに限定されるものでは
なく、これに換えて、塩化ビニール樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂等の各種
熱可塑性の透明樹脂等が使用可能である。また、アリル
ジグリコールカーボネート樹脂等の熱硬化性透明樹脂や
各種ガラス材料等の無機透明材料も場合によっては適用
可能である。

【００２２】さらに本発明に係る光散乱粒子５は、前記
ポリスチレンビーズに限定されるものでなく、光拡散層
６中に混入した状態で光散乱性を示せば、特にこれに限
定するものではないが、例えばＴｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂ 、Ｃ
ａＣＯ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＢａＳＯ₄ 、ＺｎＯ、ガラス微
粉末等の無機系の光散乱材やまたはアクリル、ポリスチ
レン等の有機系の透明光散乱材であって、しかも光拡散
層６材料を溶媒に溶解した液状樹脂媒体に溶解または化
学変化をしない物質を選択することができる。またこれ
らを単体で使用してもよいし、２種以上を混合して使用
してもよい。

【００２３】また光散乱粒子の形状は、特に限定するも
のではないが、よりよい形態としては球状が望ましい。
くわえて、光出射方向修正手段も別体のプリズムシート
を付加することに限定するものではなく、透明樹脂基板
との一体成形により、プリズム等の光出射方向修正素子
を付加してもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た面状光源装置の構造であるから、従来のように、透明
樹脂基板の裏面に光散乱パターンを施さずに、画面上を
均一に発光させることができるので、光散乱パターン形
成工程の省略につながり、生産効率の向上と共に、生産
コストの削減につながる。また、光散乱形成工程で使用
されるインクの溶剤による環境汚染問題への危惧が解消
される。

【００２５】そして、透明樹脂基板の断面形が、従来の
略矩形状から、略楔形状としたので、同じ光入射面積を
有する面状光源装置と比較した場合、軽量化が図られる
ことになる。

【００２６】また、光拡散粒子を、透明樹脂基板の裏面
に光拡散層として集積させたので、光源からの発光光線
の多くは、光拡散粒子に入射すると面状光源装置の表面
方向に反射されるので、反射点での光の一部放出による
光の減衰を考慮すると、効率が良く、輝度が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の面状光源装置の構造を示す
断面図である。

【図２】本発明の一実施例の面状光源装置内における光
線の挙動を示す模式的な断面図である。

【図３】従来の面状光源装置の構造を示す断面図であ
る。

【図４】従来の面状光源装置内における光線の挙動を示
す模式的な断面図である。

【図５】従来の面状光源装置に備わる拡散板の断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 透明樹脂基板 ５ 光拡散粒子 ６ 光拡散層 １１ プリズムシート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端面に光入射面、少なくと
   も一面に光出射面を有する透明樹脂基板と、前記光入射
   面に光入射を行う為の光源手段からなるいわゆるサイド
   ライト方式の面状光源装置において、前記透明樹脂基板
   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
   を持った形状を有し、しかも前記光出射面とその対向す
   る面のいずれかもしくはその両面に光散乱材料を均一な
   密度で内包した透明樹脂材料の層による光拡散手段を全
   面に有することを特徴とする面状光源装置。
2. 【請求項２】 前記透明樹脂基板の光出射面に光出射方
   向特性を修正する光出射方向修正手段が前記透明樹脂基
   板と一体もしくは別体に設けられていることを特徴とす
   る請求項１記載の面状光源装置。