JP2000258635A - 面光源素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導光体の斜め方向の暗線の発生を低減し、表
示品位が向上された面光源素子を提供すること。 【解決手段】 光源２と、光源２からの光が少なくとも
一つの端面から入射され、正面方向に光が出射される導
光体１とを備え、導光体１の正面方向と反対側の面のコ
ーナー部分に光を散乱させる拡散処理５が施されている
ことを特徴とする。導光体１の出射面に対向する面に複
数の凸部を有し、導光体１の出射面からの光を正面方向
に向かわせる出射光制御板３を導光体１の出射面６側に
設けても良い。上記拡散処理が施された部分の導光体の
エッジからの半径をＲ（ｍｍ）で、エッジでの導光体の
厚さをｔ（ｍｍ）でそれぞれ表した場合、Ｒおよびｔが
式、ｔ／５＜Ｒ＜５ｔを満足することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ、コンピュータ用モニタ、ビデオカメラ、テレビ
受信機、カーナビゲーションシステムなどの直視型液晶
表示装置に用いられる面光源素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルに代表される透過型表示装置
は、面状に光を発する面光源素子（バックライト）とド
ット状に画素が配置された表示パネルとで構成され、該
表示パネルの各画素の光の透過率がコントロールされる
ことによって文字および映像が表示される。面光源素子
としては、ハロゲンランプ、反射板、レンズ等が組み合
わされて出射光の輝度の分布が制御されるもの、蛍光管
が導光体の端面に設けられ、蛍光管からの光が端面と垂
直な面から出射されるもの、蛍光管が導光体の内部に設
けられたもの（直下型）などが挙げられる。ハロゲンラ
ンプを利用した面光源素子は、高輝度を必要とする液晶
プロジェクタに主に用いられる。一方、導光体を利用し
た面光源素子は薄型化が可能であるため、直視型の液晶
ＴＶ、パーソナルコンピュータのディスプレイなどに用
いられることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶ＴＶ、ノートパソ
コンなどに用いられる面光源素子では、消費電力を軽減
すること、および高輝度であることが要求されている。
高輝度化を実現することは、冷陰極管などの光源を増や
すことで可能であるが、この方法は消費電力の増加につ
ながるため実用的ではない。そこで、導光体上にマイク
ロプリズムアレイを配置した構成の面光源素子が提案さ
れている（ＵＳＰ５，３９６，３５０号等参照。図７参
照）。この面光源素子によれば、マイクロプリズムアレ
イでの光の全反射を利用しており、光の損失が少なく、
高輝度化を実現することができるものの、導光体のコー
ナー部から暗線が発生し、表示品位が大きく低下してし
まうことがある。

【０００４】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、導光体の斜め方向の暗線の発生を低減し、表示品
位が向上された面光源素子を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の面光源素子は、光源と、該光源からの光が少なく
とも一つの端面から入射され、正面方向に光が出射され
る導光体とを備え、該導光体の正面方向と反対側の面の
コーナー部分に光を散乱させる拡散処理が施されている
ことを特徴とする。本発明では、導光体の出射面に対向
する面に複数の凸部を有し、導光体の出射面からの光を
正面方向に向かわせる出射光制御板を導光体の出射面側
に設けても良い。上記拡散処理が施された部分の導光体
のエッジからの半径をＲ（ｍｍ）で、エッジでの導光体
の厚さをｔ（ｍｍ）でそれぞれ表した場合、Ｒおよびｔ
が式、ｔ／５＜Ｒ＜５ｔを満足することが、暗線解消の
効果が高く、拡散処理部が白く発光して外観を損なうこ
とが少ないため好ましい。また、上記拡散処理が施され
た部分の光線透過率は２０％以上であり、かつ当該部分
のヘーズ値は３０％以上であることが好ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に本発明の面光源素子の一例
の概略構成図を示す。この面光源素子は両端面に冷陰極
管などの光源２が設けられた導光体１と、導光体１から
出射された光の角度分布を制御する出射光制御板３とを
備えている。出射光制御板３は導光体１の出射面６上に
配置されており、出射光制御板３の入射面には多数の凸
部（マイクロプリズムアレイ）が形成されている。該凸
部の断面形状は、放物線状、三角形状などである。この
例における凸部は１次元パターンであり、光源が配置さ
れている側の導光体端面と平行になるように凸部の稜線
が配置されている。光源２の周りには、導光体１の端面
とは反対方向に進む光を反射し、導光体１の端面方向に
進行させるリフレクタ４が設けられている。端面から導
光体１に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しなが
ら伝搬していく。この伝搬光は出射光制御板３の凸部と
導光体１の出射面との密着部から出射光制御板３に取り
込まれる。これにより、導光体１内を伝搬する光は密着
部から順次、出射光制御板３に取り出され、取り出され
た光は出射光制御板３の凸部内で全反射されながら集光
される。

【０００７】本発明における導光体の一例の概略斜視図
を図２に示す。この導光体の正面方向（図１に示す出射
面６側）と反対側の面（裏面）のコーナー部分に光を散
乱させる拡散処理５が施されている。導光体の裏面のコ
ーナー部分に拡散処理がない場合には図３で示すよう
に、コーナー部から斜めに暗線が発生する。本発明によ
り導光体のエッジ周辺に拡散処理を施すと、拡散処理を
施した箇所に入射した光が反射される際に散乱反射光と
なるために、拡散処理がない場合であれば暗線が発生す
る方向にも光が伝播するため、暗線を解消することがで
きる。

【０００８】上記拡散処理が施される部分の大きさは、
導光体のエッジからの半径をＲ（ｍｍ）で、エッジでの
導光体の厚さをｔ（ｍｍ）でそれぞれ表した場合（図４
参照）に、Ｒおよびｔがｔ／５＜Ｒ＜５ｔなる関係を満
足することが好ましい。この範囲を超えＲが小さくなる
と、暗線解消の効果が小さくなり必要とする特性が得ら
れないことがあり、逆にＲが大きくなり過ぎると拡散処
理部が白く発光して外観を損ねてしまうことがあるから
である。この拡散処理は、（１）散乱材を含んだ樹脂を
コーティングすること、あるいは（２）導光体のコーナ
ー部分が凹凸になるように部分的にランダムに粗面化す
ることなどによって行うことができる。上記（１）の方
法による場合には、例えば、透明なビーズを透明紫外線
硬化樹脂中に分散させ、導光体のコーナー部にこれを塗
布した後、紫外線照射により硬化させれば良い。上記
（２）の方法による場合には、導光体に直接粗面化処理
を施しても良く、また射出成形法等で導光体を作製する
のであれば、導光体成形用の金型に粗面化処理を施して
おいても良い。

【０００９】図５に本発明の面光源素子の他の一例の概
略構成図を示す。図１に示した面光源素子のように出射
光制御板を用いない場合、導光体表面が鏡面のままで
は、端面から入射した光を導光体の正面方向に取り出す
ことができないので、図５に示すように、例えば、導光
体の裏面に断面形状が三角状である凹凸パターンが設け
られ、この凹凸パターンにより導光体内の光の伝搬方向
が変えられて、導光体の出射面から光が正面方向に出射
される。図５に示す導光体に代えて、光出射面に凹凸パ
ターンが設けられたもの、裏面および出射面の両面に凹
凸パターンが設けられたものを用いることもできる。こ
れらの凹凸パターンの断面形状としては、三角状のほか
に、台形状、円弧状、これらの形状を組合わせたものな
どが挙げられる。これら凹凸パターンの密度は導光体の
面内で分布を有していてもよい。また、導光体の光出射
面側にプリズムシート等を配置し、これによって出射光
の角度を制御してもよい。なお、本発明では、導光体と
して、例えば厚さが２〜２０ｍｍ程度で、光源が配置さ
れた導光体端面間の距離が例えば５０〜５００ｍｍであ
るアクリル板を用いることができる（導光体のサイズの
一例は、厚さが８ｍｍ、光源が配置される２辺の長さが
３００ｍｍ、光源が配置されない側の２辺の長さが２３
０ｍｍである。）。導光体の成形に用いる樹脂として
は、アクリル樹脂の外にポリカーボネート樹脂、ポリス
チレン樹脂等の透明性に優れるものが挙げられる。

【００１０】図６に本発明に用いることができる導光体
の他の例を示す。図６（ａ）の導光体は両側面から光を
入射させるタイプであり、導光体をフレームに固定し位
置ズレを防ぐために、導光体の端面に凸部７が設けられ
ている。このような凸部７のコーナー部からも暗線が発
生するため、この周囲にも導光体裏面の４つのエッジ周
辺と同様の拡散処理を施せば良い。図６（ｂ）は片側の
端面から光を入射させるタイプの導光体であり、軽量化
のため導光体の入光部側と入光部側とは反対の側とで厚
さが変えられている。この場合には、拡散処理は光源が
配置される２つのエッジに施すだけでよい。

【００１１】本発明に出射光制御板を用いる場合、出射
光制御板表面の凸部は、熱プレス法、紫外線硬化による
２Ｐ法、熱硬化による２Ｐ法、雌金型を用いた射出成形
法等によって形成することができる。出射光制御板の作
製に用いるスタンパは、例えばガラス基板上にネガ型あ
るいはポジ型の感光性樹脂をコーティングし、この感光
性樹脂をフォトマスクを介して露光し、現像後、電鋳を
行うことにより作製することができる。出射光制御板は
板状である必要はなく、シート状であってもよい。板状
およびシート状の何れでも量産性に富むため、安価で大
量に製造することが可能である。また該出射光制御板の
凸部のパターンは１次元ばかりでなく、２次元的に配置
されていても良い。出射光制御板の光出射面にもマイク
ロレンズアレイが設けられていても良い。

【００１２】上記の通り説明した面光源素子をバックラ
イトとして用い、その出射面に透過型表示素子を設ける
ことで、画像表示装置を構成することができる。この透
過型表示素子としては、ＳＴＮ、ＴＦＴ、ＭＩＮＩなど
の液晶パネルが挙げられる。

【００１３】

【発明の効果】本発明の面光源素子によれば、導光体の
斜め方向の暗線の発生が低減され、表示品位が向上され
た面光源素子が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面光源素子の一例の概略構成図であ
る。

【図２】本発明の面光源素子における導光体の一例の概
略斜視図である。

【図３】拡散処理が施されていない導光体に斜め方向の
暗線が発生する様子を示した図である。

【図４】拡散処理が施された部分を示す図である。

【図５】本発明の面光源素子の他の一例の概略構成図で
ある。

【図６】本発明に用いることができる導光体の他の例を
示す図である。

【図７】従来の面光源素子を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１…導光体 ２…光源 ３…出射光制御板 ５…拡散処理 ６…導光体出射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 洋一 茨城県つくば市御幸が丘41番地 株式会社 クラレ内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA01 2H091 FA21Z FA23Z FA29Z FA31Z FA42Z FB02 FC19 FD02 GA13 HA10 LA18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源からの光が少なくとも一
   つの端面から入射され、正面方向に光が出射される導光
   体とを備え、該導光体の正面方向と反対側の面のコーナ
   ー部分に光を散乱させる拡散処理が施されていることを
   特徴とする面光源素子。
2. 【請求項２】 導光体の出射面側に、導光体の出射面に
   対向する面に複数の凸部を有し、導光体の出射面からの
   光を正面方向に向かわせる出射光制御板が設けられてい
   る請求項１記載の面光源素子。
3. 【請求項３】 拡散処理が施された部分の導光体のエッ
   ジからの半径をＲ（ｍｍ）で、エッジでの導光体の厚さ
   をｔ（ｍｍ）でそれぞれ表した場合、Ｒおよびｔが下記
   の式、 ｔ／５＜Ｒ＜５ｔ を満足する請求項１または２記載の面光源素子。