JP2000057831A

JP2000057831A - 面光源装置

Info

Publication number: JP2000057831A
Application number: JP10218214A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Suga; 義訓菅; Masami Miwa; 雅申三輪
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】導光板の一側端面からその内部に入射させる
ため光源を覆ってリフレクタを設ける時、そのリフレク
タが取り付けられている導光板の一側端面近傍の光出射
面からの輝線の発生を防止した面光源装置を提供する。【解決手段】光源１２を覆う断面コ字型又はＵ字形の
リフレクタ１３を備え、リフレクタ１３における光出射
方向の開放側端部１３ａ、１３ｂが導光板１１の表面１
１ｂ、１１ｃに僅かなギャップをあけてオーバーラップ
するように設置され、少なくとも導光板１１の光出射面
と対向する面１１ｃ側に位置するリフレクタ１３の開放
側端部１３ｂの内面に光吸収帯１９を設け、ギャップの
寸法をｄ、導光板１１の一側端面からリフレクタ内方寄
り光吸収帯形成終端部までの長さをａとした時、ｄ≦ａ
の関係になるように光吸収帯１９をリフレクタに形成す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面光源装置に関し、
更に詳細には液晶バックライト、照明看板、照明体等各
種の面光源に用いることができる面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種の面光源に用いられる面光源
装置は、基本的に、透光性の基板即ち導光板と、この導
光板の光入射端面に平行に設置された例えば管状光源か
らなる光源と、この光源から発せられる光を導光板の側
端面からその内部に入射させるため、光源を覆うように
設けられた断面コ字形又はＵ字形等に代表されるリフレ
クタとより構成されている。このような従来の面光源装
置では、光源から発する直接光とリフレクタで反射され
た反射光が導光板の入射側端面から内部に入射し、光出
射面から出射する。

【０００３】また、前述したように導光板の光入射側端
面から内部に入射した光は光出射面である一表面から出
射するが、この出射を効率のよいものとするためには入
射光散乱反射構造部が設けられている。この入射光散乱
反射構造部としては、導光板の光出射面とは反対側の他
表面にドットパターンを印刷により形成する態様が代表
的である。

【０００４】しかし、このようなドットパターンを印刷
により導光板に形成する場合、入射光を全方向に拡散反
射させるため、白色のインクを用いている。また、別な
態様としては、粗面や光散乱微粒子によって指向性を有
した散乱を生起し、パターンの調整などによって均一な
面光源を取り出すものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の面光源装置では、リフレクタが取り付けられて
いる導光板の一側端部近傍の一表面即ち光出射面に輝線
が現れるという問題があった。このような輝線の発生
は、液晶バックライト、照明看板或いは照明体等に使用
する面光源装置としての商品価値を低下させることにな
り、その防止が大きな課題となっていた。

【０００６】この種の面光源装置において輝線の発生す
る原因は、断面コ字形又はＵ字形等をしたリフレクタの
光出射方向における開放側端部が導光板の一側端部近傍
における外表面にオーバーラップするように当該リフレ
クタが設置されている時、光源から発する光の一部が導
光板の光出射面と対向する面側に位置するリフレクタの
オーバーラップ部分である開放側端部内面に入射して反
射されると、その反射光が導光板を斜めに通過してその
光出射面から出ることによる。

【０００７】更に詳細には、構造上、導光板の光出射面
と対向する面側にオーバーラップする反射板開放側端部
と導光板の表面との間には微小な隙間（ギャップ）が存
在し、このギャップを通して、光源から発する光の一部
が導光板の光出射面と対向する面側に位置するリフレク
タのオーバーラップ部分に入射し、更にはその反射光が
導光板の表面側より入射するために、臨界角以下の光線
成分が輝線として出射すると説明される。

【０００８】このようなギャップは、数ミクロンから数
十ミクロンであり、これを完全になくすことは、製作精
度又は組立て精度などの問題から困難である。そのた
め、この導光板の光出射面と対向する面側に位置するリ
フレクタの開放側端部内面に光吸収帯を設けたり、若し
くは導光板の端部に光吸収帯を設ける等の態様が実用さ
れているが、輝線の除去という点では不十分であった。

【０００９】また、導光体の側端までリフレクタをずら
し、オーバーラップを無くしたとしても、開放側端部の
幅が導光体側端部の厚みよりも大きい場合には、リフレ
クタに反射して導光体表面より入射する光線成分が存在
するため、やはり輝線の発生を回避することはできな
い。このため、特開平８−１４６２３２号公報に開示さ
れている如く、開放側端部の幅を小さくする態様も提案
されているが、輝度効率の点で不十分であり、なお且つ
加工精度上の要求が厳しくなるという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、導光板の側端部に設置さ
れた光源から発せられる光をその側端面から内部に入射
させるため、光源を覆うようにリフレクタを設ける時、
そのリフレクタが取り付けられている導光板の側端部近
傍の表面からの輝線の発生を防止した面光源装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は面光源装置であ
り、前述の技術的課題を解決するために以下のような構
成とされている。すなわち、本発明の面光源装置は、一
表面を光出射面とし且つ入射光散乱反射手段の設けられ
た導光板と、この導光板の側端部に配設された光源と、
この光源から発せられる光を側端部の端面から導光板の
内部に入射させるべく光源を覆うリフレクタとを含み、
このリフレクタにおける光出射方向の開放側端部が導光
板の一表面及び他表面に僅かなギャップをあけてオーバ
ーラップするように設置され、少なくとも導光板の光出
射面と対向する面側に位置するリフレクタの開放側端部
内面には光吸収帯が設けられていることを特徴とする。

【００１２】＜本発明における具体的構成＞本発明の面
光源装置は、前述した必須の構成要素からなるが、その
構成要素が具体的に以下のような場合であっても成立す
る。その具体的構成要素とは、前記ギャップの寸法を
ｄ、導光板の側端面からリフレクタ内方寄りの光吸収帯
形成終端部までの長さをａとした時、ｄ≦ａの関係にな
るように光吸収帯をリフレクタの開放側端部に形成する
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明の面光源装置では、前記導光
板の一側端面からリフレクタ内方寄り光吸収帯終端部ま
での光吸収帯の長さａとギャップの寸法ｄとが、更に、
ｄ≦ａ≦１０ｄの関係となるように光吸収帯をリフレク
タの開放側端部に形成することを特徴とする。

【００１４】更に、本発明の面光源装置では、前記導光
板の光出射面側に位置するリフレクタの開放側端部内面
にも光吸収帯を、導光板の光出射面と対向する面側に位
置するリフレクタの開放側端部と同様に設けたことを特
徴とする。また、ここで言う光出射面と対向する面に
は、通常、銀蒸着フィルムや発泡ＰＥＴフィルム等の反
射板が配設される。

【００１５】更にまた、本発明の面光源装置では、前記
リフレクタが９０％以上、より好ましくは９５％以上の
反射率を備える材質で形成され、且つ光吸収帯は反射率
が５％以下、より好ましくは１％以下とされている。

【００１６】これらの特徴は、近時、開発の進められて
いる粗面や光散乱性微粒子により指向性を有した散乱光
を取り出し、導光板上に設けられるプリズムアレー等を
簡略な構成とする面光源装置に特に好適であり、入射光
の利用効率を高く保ちながら輝線の発生を防止すること
ができる。

【００１７】このような特徴を備える本発明の面光源装
置によると、光吸収帯を、導光板の光出射面と対向する
面にオーバーラップする部分より反射板内方寄りに形成
即ち導光板の一側端面を越えて更に反射板内方寄りに形
成すると、導光板の一側端面を越えた反射板内方寄りの
反射板面で反射した光は、光吸収帯で吸収されるため、
導光板に光出射面と対向する面から入射することがな
く、その結果輝線の発生をほぼ完全に防止することがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の面光源装置を図に
示される実施形態に沿って更に詳細に説明する。図１は
本発明の一実施形態に係る面光源装置１０の一部を概略
的に示す断面図、図２は図１の一部を拡大して示す部分
的な断面図、図３は導光板の光出射面と対向する面を部
分的に示す斜視図である。

【００１９】この面光源装置１０は、図１に示されてい
るように透光性の平板からなる基板即ち導光板１１を備
え、この導光板１１の一側端には当該側端面１１ａに沿
うように管状光源１２が設置されている。そして、この
導光板１１の一側端には、断面コ字形のリフレクタ１３
が管状光源１２を覆うように取り付けられ、管状光源１
２による直接光とリフレクタ１３で反射された反射光と
が導光板１１に、光入射端面である一側端の端面１１ａ
から内部に入射するようにされている。

【００２０】ここで、リフレクタの形状としてはコ字形
に限定されるものではなく、半円状に、放物線状、多角
形状等を適宜用いることができる。導光板１１は、板厚
が約４ｍｍの四角形状をした薄板であり、図１で見て上
面である一方の表面が光を出射する光出射面１１ｂであ
り、これとは反対側の他方の表面（図１で見て下面）は
光出射面と対向する面１１ｃである。

【００２１】導光板１１の一表面である光出射面１１ｂ
は、必要に応じて粗面とすることが可能であり、出射光
の指向性、視野角等を制御することができる。粗面の作
成方法は、本発明で特に限定するものではないが、エッ
チング等の薬剤処理、サンドブラスト、マシーニング加
工等の機械加工で粗面を形成した金型を用いるのが代表
的である。

【００２２】他方、導光板１１の他表面である光出射面
と対向する面１１ｃには、図３に示されるように入射光
散乱反射手段の一実施態様である多数のドット１４、１
５、１６、１７、１８……が所定のパターン、例えば相
互に所定の間隔をあけて縦横に配列したパターンで形成
されている。導光板１１の光出射面と対向する面１１ｃ
に形成された多数のドット全体を便宜的に「ドットパタ
ーン」と称する。

【００２３】本実施例においては、このドットパターン
１４、１５、１６、１７、１８……は、粗面により形成
されいるが、この他にもＴｉＯ₂等の白色インキの印刷
等により形成される態様、特開平７−１６９３１１号公
報に開示されている光散乱性微粒子の分散系による態様
等を用いることができる。

【００２４】また、粗面からなる各ドットパターン１
４、１５、１６、１７、１８……は、入射光を有効に利
用しながらも面内の輝度の均一性を確保するのが容易な
適宜の状態に形成され、各ドットの粗面の凹凸の平均間
隔は０．０２〜０．６ｍｍ、好ましくは０．０３〜０．
３ｍｍとされる。また、ドットパターンの各ドットは、
管状光源１２から遠いものほどその大きさ（平面的に見
た時の面積であって、例えばドットが円柱状である場合
には円柱の直径）が大きくなるように設計されている。

【００２５】従って、この実施形態の導光板１１では、
図３に示されるように管状光源１２が配置された一側端
から相対向する他側端へ向かってドットの大きさは漸次
大きくなる。すなわち、管状光源１２から離れるにつれ
反射光の割合を大きくし、結果的に光出射面１１ｂから
の光出射量をほぼ等しい光量とするようにされている。
ドットパターンは、光源から離れるにつれ大きくする方
法の他、光源から離れるにつれ同じ程度の大きさのドッ
トパターンを密に設けることでも光出射量を均一化する
こともできる。

【００２６】この粗面からなるドットパターンは、多数
の円柱状、円錐台状、楕円柱状、正方形柱状、長方形柱
状、又は多角形柱状などの凸状又は逆に凹状のドットに
より構成することもできる。その場合、これらの凸状又
は凹状のドット１４、１５、１６、１７、１８……の頂
面が粗面とされ、多数のドット間の平坦部は平滑面とさ
れている。

【００２７】また、粗面からなるドットパターンについ
ては、光出射面１１ｂ側にこれを設ける構成も可能であ
り、このようにすることで光入射部近傍において発生す
る暗線をも抑える効果を併せ持つ。すなわち、輝線と暗
線を共に除去した面光源装置を提供することができる。

【００２８】更には、光出射面１１ｂ側と光出射面と対
向する面１１ｃ側の両方に粗面からなるドットパターン
を設ける態様も可能であり、このようにすることで、視
野角を拡大し、輝線と暗線を除去した、光線の制御性に
優れた面光源装置を提供することができる。

【００２９】断面形状がコ字形をしたリフレクタ１３
は、その光出射方向の開放側端部１３ａ、１３ｂが導光
板１１の光出射面１１ｂ及び光出射面と対向する面１１
ｃに僅かなギャップをあけて当該各表面にオーバーラッ
プするように設置され、少なくとも導光板１１の入射光
散乱反射面１１ｃ側に位置するリフレクタ１３の開放側
端部１３ｂ内面には光吸収帯１９が設けられている。

【００３０】光吸収帯１９は、黒色の塗料や黒色フィル
ムあるいは植毛紙等を塗布したり貼り付けたりすること
により形成することができる。光吸収帯１９の色として
は、黒色に限定されるものではなく、極めて濃い青色
や、黒色に近い青色などでもよく、要するには反射率が
約１０％以下、より好ましくは１％以下のものであれば
どのような色の光吸収帯でもよい。

【００３１】この光吸収帯１９は、リフレクタ１３の開
放側端部１３ｂの端縁から導光板１１の一側端面１１ａ
の位置を越えてリフレクタ内方寄りの位置まで形成され
ている。この時、導光板１１の一側端面１１ａの位置か
らこれを越えたリフレクタ内方寄り光吸収帯形成終端部
１９ａまでの光吸収帯１９の長さ（距離）をａとし、前
述した開放側端部１３ａと導光板１１の光出射面と対向
する面１１ｃとのギャップの寸法をｄとした時、この長
さａは、ｄ≦ａの関係になるように設計される。

【００３２】このようなリフレクタ１３の開放側端部１
３ｂの端縁からの光吸収帯１９の形成長さについては、
導光板１１の一側端面１１ａからリフレクタ内方寄り光
吸収帯形成終端部１９ａまでの長さａとギャップの寸法
ｄとが、ｄ≦ａ≦１０ｄの関係となるようにすることが
更に好ましい。

【００３３】このように光吸収帯１９のリフレクタ端部
１３ｂの端部から導光板１１の一側端面１１ａの位置を
越えて更にリフレクタ内方寄りの上述した位置、即ち少
なくともｄ≦ａの関係になるような位置、好ましくはｄ
≦ａ≦１０ｄの関係になるような位置まで形成すると、
輝線の発生をほぼ防止することができる。

【００３４】その理由は、導光板１１の一側端面１１ａ
よりリフレクタ内方寄りのリフレクタ面で反射した光は
光吸収帯１９で吸収されるため、ギャップの存在による
導光板一側部近傍の光出射面と対向する面１１ｃからの
導光板１１への入射がなくなるためと考えられる。

【００３５】また、ａをあまりも大きくすると、本来、
正常に導光板に入射する光線までが吸収されてしまい、
輝度値の低下を招くため、輝線の発生を抑えた範囲でａ
は小さくした方が良いためである。

【００３６】このことは、下記の実験結果を示す表１か
ら明らかである。

【表１】

【００３７】なお、導光板１１の光出射面、言い換えれ
ば上側に位置する導光板１１の上面１１ｂに偏角レンズ
手段であるプリズムシートやマイクロレンズアレーシー
ト等の光線方向変換手段を配置することができる。この
プリズムシートは導光板１１と対峙する側に形成された
多数の三角プリズム部を備え、それとは反対側の光出射
面はプリズムの屈折角度に影響を及ぼさない程度に粗面
であるか、平滑な平坦面とされている。

【００３８】特に、粗面のドットパターンや光散乱性微
粒子によって指向性を有した散乱光を発生させる導光板
に用いられるプリズムシートの各プリズム部は、管状光
源１２の長手方向に沿う方向即ち平行な方向に延在し、
且つほぼ等間隔に形成されている。

【００３９】このようにプリズムシートのプリズム部を
導光板１１と対面するように配置することで、導光板１
１の入射光散乱反射手段で散乱され、光出射面１１ｂか
ら出射した光は、プリズムシートにより屈折されてほぼ
正面方向（プリズムの頂角が６０〜７０度の場合）に出
射される。

【００４０】このプリズム部は、断面形状が三角形をし
たもの以外に多角形としたものを用いてもよく、所望の
光の出射方向に応じ、適宜選択される。プリズムシート
の材質は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線等のエ
ネルギー線硬化性樹脂等の透明樹脂で構成される。例え
ば、ポリメタクリル酸メチ（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネ
ート（ＰＣ）、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂等があげられる。なお、少なくともプリズム部
に関しては、製造上の容易さ、傷つき難さより、紫外線
等のエネルギー線硬化性樹脂を用いるのが好ましい。

【００４１】例えば、ポリエステル系アクリレート、ウ
レタン系アクリレート、エポキシ系アクリレート等のア
クリレート系樹脂があげられる。これらの樹脂は、透明
で光学的に均質で等方性である。これらの空気に対する
可視光の屈折率の範囲は、好ましくは１．４５〜１．６
０、特に好ましくは１．４８〜１．５９程度である。

【００４２】プリズムシートは、一体成型法、ツーピー
ス法の何れでも製造可能である。一体成型法は、前述し
た樹脂製のフィルムを金型に押し当てるか、又は軟化若
しくは溶融した前述の樹脂を金型に入れて成形する方法
である。ツーピース法は、前もってシートを成形した
後、プリズム部を成型する方法で、具体的には、前述し
た樹脂の溶液を金型に入れ、次いでその上を前述した樹
脂製シートで覆い、樹脂溶液を硬化させて成形する方法
である。

【００４３】次に、この実施形態に係る面光源装置１０
の動作について説明する。この面光源装置１０の使用に
あたって、導光板１１の一側端に設置された１灯の管状
光源１２が点灯される。この管状光源１２からの直接光
及びリフレクタ１３で反射された反射光とが、その一側
端の端面１１ａから内部に入射する。

【００４４】導光板１１に一側端の端面１１ａから入射
した光のうち、入射光散乱反射面１１ｃの平滑面（ドッ
ト１４〜１８……以外の面）に照射された光はスネルの
法則に従って全反射し、ドット１４〜１８……に照射さ
れた光は散乱反射して導光板１１の上面即ち光出射面１
１ｂから出射する。

【００４５】ところで、導光板１１の入射光散乱反射面
１１ｃにおけるドットパターン１４〜１８……の大きさ
は、前述したように管状光源１２が配置された端面から
相対向する端面へ向って漸次大きくされている。これ
は、管状光源１２からの距離にかかわらずいずれのドッ
トパターン１４〜１８……からもほぼ等しい光量の光が
反射されるようにするためである。

【００４６】これにより、導光板１１の光出射面１１ｂ
への出射光量が出射面の全体においてほぼ等しいものと
なり、面光源本体１０の光出射面の輝度が均等化（均一
に分布）されたものとなる。ドットパターン１４〜１８
……の大きさを管状光源１２からの距離が大きくなる程
ドットパターン１４〜１８……の配置密度を増すように
しても同じように面光源本体１３の光出射面の輝度を均
等化することができる。

【００４７】前述した実施形態における面光源装置１０
において、管状光源１２としては、冷陰極管などを用い
ることができる。そして、導光板１１は例えばＰＭＭ
Ａ、ＰＣ等の透明で光学的に均質で等方性のある樹脂製
の板状体として形成できる。

【００４８】更に前述した実施形態における面光源装置
１０では、導光板１１の光出射面と対向する面１１ｃ側
に位置するリフレクタ１３の開放側端部１３ｂ内面に所
定長さに亘って光吸収帯１９を設けたが、もう一方の開
放側端部１３ａについても同様に光吸収帯を設けると一
層輝線の発生を防止することができることはいうまでも
ない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面光源装
置によれば、光吸収帯を、導光板の光出射面と対向する
面にオーバーラップする部分よりリフレクタ内方寄りに
形成即ち導光板の一側端面を越えて更にリフレクタ内方
寄りの位置まで形成したことにより、導光板の一側端面
より僅かに手前のリフレクタで反射した光は、光吸収帯
で吸収されるため、これが反射して入射光反射面から導
光板に入射することがなく、その結果輝線の発生をほぼ
完全に防止することができる。

【００５０】また、近時の薄型化によるモアレ模様の発
生防止には軟質透明樹脂の使用が好適であり、具体的に
は長いアルキル連鎖を有したアクリルモノマー等を共重
合することによって該導光板の可撓性を増大させ、液晶
セルの重量で容易に撓む残留歪みの少ない導光板を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る面光源装置の一部を
概略的に示す断面図である。

【図２】図１に示される面光源装置の一部を拡大して示
す斜視図である。

【図３】図１に示される面光源装置における導光板の光
出射面と対向する面を構成するドットパターンを部分的
に示す斜視図である。

【符号の説明】

１１導光板１１ａ一側端面１１ｂ光出射面１１ｃ光出射面と対向する面１２管状光源（光源）１３リフレクタ１３ａ、１３ｂ開放側端部１４、１５、１６、１７、１８ドット１９光吸収帯１９ａリフレクタ内方寄りの光吸収帯形成終端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H038 AA52 AA55 2H091 FA14Z FA23Z FA34Z FA42Z FB08 FC12 FC18 FD06 FD23 LA03 5G435 AA01 BB12 BB15 EE27 FF08 FF14 GG24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一表面を光出射面とし且つ入射光散乱反
射手段の設けられた導光板と、この導光板の側端部に配
設された光源と、この光源から発せられる光を前記側端
部の端面から前記導光板の内部に入射させるべく前記光
源を覆うリフレクタとを含み、前記リフレクタにおける光出射方向の開放側端部が前記
導光板の一表面及び他表面に僅かなギャップをあけてオ
ーバーラップするように設置され、少なくとも前記導光
板の前記光出射面と対向する面側に位置する前記リフレ
クタの前記開放側端部内面には光吸収帯が設けられてい
ることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】前記ギャップの寸法をｄ、前記導光板の
側端面からリフレクタ内方寄りの光吸収帯形成終端部ま
での長さをａとした時、ｄ≦ａの関係になるように前記
光吸収帯を前記リフレクタの開放側端部に形成すること
を特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】前記導光板の一側端面から前記リフレク
タ内方寄り光吸収帯終端部までの光吸収帯の長さａと前
記ギャップの寸法ｄとが、更に、ｄ≦ａ≦１０ｄの関係
となるように前記光吸収帯を前記リフレクタの開放側端
部に形成することを特徴とする請求項２に記載の面光源
装置。
【請求項４】前記導光板の前記光出射面側に位置する
前記リフレクタの前記開放側端部内面にも光吸収帯を、
前記導光板の前記光出射面と対向する面側に位置する前
記リフレクタの前記開放側端部と同様に設けたことを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項５】前記リフレクタは、反射率が９０％以上
の材質とされ、且つ前記光吸収帯は反射率が５％以下と
されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載の面光源装置。
【請求項６】前記導光板に設けられた前記入射光散乱
反射手段が粗面若しくは光散乱性微粒子からなり、この
導光板上には光線方向変換手段を有するシートが配設さ
れていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載の面光源装置。