JP2003249110A - エッジライトパネル - Google Patents
エッジライトパネルInfo
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- JP2003249110A JP2003249110A JP2002120010A JP2002120010A JP2003249110A JP 2003249110 A JP2003249110 A JP 2003249110A JP 2002120010 A JP2002120010 A JP 2002120010A JP 2002120010 A JP2002120010 A JP 2002120010A JP 2003249110 A JP2003249110 A JP 2003249110A
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- Japan
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- light
- shaped groove
- light source
- guide plate
- light guide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 輝度が高く且つ出射配光分布も均一で輝度ム
ラが生じることがないものとする。 【解決手段】 光源３からの光が側端面から入射する導
光板１の裏面側に壁面を鏡面で仕上げたＶ字形溝２を設
けて、Ｖ字形溝２の鏡面である上記壁面での反射光を表
面側に出射させるエッジライトパネルである。光源３か
らの距離が遠くなるほど間隔が密になるように設けられ
ているＶ字形溝２は、その光源３側の壁面の立ち上がり
角度φが導光板１の裏面で全反射した後に該壁面で全反
射する光が表面側にほぼ垂直に出射する角度となってい
る。
ラが生じることがないものとする。 【解決手段】 光源３からの光が側端面から入射する導
光板１の裏面側に壁面を鏡面で仕上げたＶ字形溝２を設
けて、Ｖ字形溝２の鏡面である上記壁面での反射光を表
面側に出射させるエッジライトパネルである。光源３か
らの距離が遠くなるほど間隔が密になるように設けられ
ているＶ字形溝２は、その光源３側の壁面の立ち上がり
角度φが導光板１の裏面で全反射した後に該壁面で全反
射する光が表面側にほぼ垂直に出射する角度となってい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は導光板の側端面から
入射させた光を導光板の表面から出射させるエッジライ
トパネルに関するものである。
入射させた光を導光板の表面から出射させるエッジライ
トパネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】誘導灯などの各種面光源装置や液晶ディ
スプレーのバックライトとして用いられるエッジライト
パネルは、導光板の側端面から導光板内に入射させた光
を導光板の裏面側に設けた拡散反射面で導光板の表面側
に向けて導光板表面から出射させるものが一般的である
が、拡散反射を利用することから、表面輝度を高くする
ことができない。
スプレーのバックライトとして用いられるエッジライト
パネルは、導光板の側端面から導光板内に入射させた光
を導光板の裏面側に設けた拡散反射面で導光板の表面側
に向けて導光板表面から出射させるものが一般的である
が、拡散反射を利用することから、表面輝度を高くする
ことができない。
【０００３】これに対して特開平１０−６８９４７号公
報に示されたエッジライトパネルは、導光板の裏面に壁
面を鏡面で仕上げたＶ字形溝を設けて、Ｖ字形溝の鏡面
である上記壁面での全反射光を表面側に出射させるため
に、光の指向性を高くして表面輝度を高くすることがで
きる。この場合、表面輝度を均一にするにするために、
図１３に示すように、導光板１の裏面に形成するＶ字形
溝２を導光板１の側端面に対向配置させた光源３から遠
くなるほどＶ字形溝２の配置ピッチを小さくしたりＶ字
形溝２の深さを大きくする。
報に示されたエッジライトパネルは、導光板の裏面に壁
面を鏡面で仕上げたＶ字形溝を設けて、Ｖ字形溝の鏡面
である上記壁面での全反射光を表面側に出射させるため
に、光の指向性を高くして表面輝度を高くすることがで
きる。この場合、表面輝度を均一にするにするために、
図１３に示すように、導光板１の裏面に形成するＶ字形
溝２を導光板１の側端面に対向配置させた光源３から遠
くなるほどＶ字形溝２の配置ピッチを小さくしたりＶ字
形溝２の深さを大きくする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記Ｖ字形
溝２の光源側の壁面には、図１４(b)に示すように、導
光板１の端面から入射して表裏面とほぼ平行に進む光
と、導光板１の表面側で全反射して壁面に到達する光
と、導光板１の裏面側で全反射して壁面に到達する光と
が存在するが、この時、表裏面とほぼ平行に進む光がＶ
字形溝２の壁面で全反射して導光板１の表面に対して直
角に射出するように、Ｖ字形溝２の壁面の立ち上がり角
度を図に示すようにほぼ４５°に設定していた。
溝２の光源側の壁面には、図１４(b)に示すように、導
光板１の端面から入射して表裏面とほぼ平行に進む光
と、導光板１の表面側で全反射して壁面に到達する光
と、導光板１の裏面側で全反射して壁面に到達する光と
が存在するが、この時、表裏面とほぼ平行に進む光がＶ
字形溝２の壁面で全反射して導光板１の表面に対して直
角に射出するように、Ｖ字形溝２の壁面の立ち上がり角
度を図に示すようにほぼ４５°に設定していた。
【０００５】しかし、Ｖ字形溝２の深さは実際には数μ
ｍ〜数十μｍで導光板１の厚みを考えれば、図１４(a)
に示すような状態であり、Ｖ字形溝２の壁面に至る光は
その殆どが導光板１の表裏面での全反射を繰り返して到
達したものとなっている。そして上記の角度設定では、
表面側で全反射してＶ字形溝２の壁面に至った光は、入
射角が大きいために全反射せずにＶ字形溝を抜けてしま
うことになる。
ｍ〜数十μｍで導光板１の厚みを考えれば、図１４(a)
に示すような状態であり、Ｖ字形溝２の壁面に至る光は
その殆どが導光板１の表裏面での全反射を繰り返して到
達したものとなっている。そして上記の角度設定では、
表面側で全反射してＶ字形溝２の壁面に至った光は、入
射角が大きいために全反射せずにＶ字形溝を抜けてしま
うことになる。
【０００６】また、表面側で全反射してＶ字形溝２の壁
面に至った光がＶ字形溝２の壁面で全反射するようにＶ
字形溝２の壁面の立ち上がり角度を４５°より小さくす
ると、図１４(c)に示すように、その出射配光分布は非
光源側へ傾いた分布となってしまい、前方への指向性を
高めることができない。
面に至った光がＶ字形溝２の壁面で全反射するようにＶ
字形溝２の壁面の立ち上がり角度を４５°より小さくす
ると、図１４(c)に示すように、その出射配光分布は非
光源側へ傾いた分布となってしまい、前方への指向性を
高めることができない。
【０００７】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは輝度が高く且つ出射
配光分布も均一で輝度ムラが生じることがないエッジラ
イトパネルを提供するにある。
であって、その目的とするところは輝度が高く且つ出射
配光分布も均一で輝度ムラが生じることがないエッジラ
イトパネルを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】しかして本発明は、光源
からの光が側端面から入射する導光板の裏面側に壁面を
鏡面で仕上げたＶ字形溝を設けて、Ｖ字形溝の鏡面であ
る上記壁面での反射光を表面側に出射させるエッジライ
トパネルにおいて、光源からの距離が遠くなるほど間隔
が密になるように設けられている上記Ｖ字形溝は、その
光源側の壁面の立ち上がり角度φが導光板の裏面で全反
射した後に該壁面で全反射する光が表面側にほぼ垂直に
出射する角度となっていることに特徴を有している。
からの光が側端面から入射する導光板の裏面側に壁面を
鏡面で仕上げたＶ字形溝を設けて、Ｖ字形溝の鏡面であ
る上記壁面での反射光を表面側に出射させるエッジライ
トパネルにおいて、光源からの距離が遠くなるほど間隔
が密になるように設けられている上記Ｖ字形溝は、その
光源側の壁面の立ち上がり角度φが導光板の裏面で全反
射した後に該壁面で全反射する光が表面側にほぼ垂直に
出射する角度となっていることに特徴を有している。
【０００９】すなわち、図１に示すように、導光板１の
裏面側で全反射した後にＶ字形溝２の壁面に到達した光
が壁面での全反射によって前方に出射するように、Ｖ字
形溝２の壁面の立ち上がり角度φを設定するのである。
このように、導光板１の裏面側で全反射した後にＶ字形
溝２の壁面に到達する光を主体とする場合、導光板１の
表裏面と平行な光を主体とする図１４(b)に示した場合
に比して、多くの光を前方に配光することができるとと
もに、導光板１の表面で全反射してＶ字形溝２の壁面に
至った光はＶ字形溝２を突き抜けて導光板１に再入射
し、他のＶ字形溝２の壁面での全反射により前方へ出て
行くことになるために、出射配光分布も前方を向いたも
のを得ることができる。
裏面側で全反射した後にＶ字形溝２の壁面に到達した光
が壁面での全反射によって前方に出射するように、Ｖ字
形溝２の壁面の立ち上がり角度φを設定するのである。
このように、導光板１の裏面側で全反射した後にＶ字形
溝２の壁面に到達する光を主体とする場合、導光板１の
表裏面と平行な光を主体とする図１４(b)に示した場合
に比して、多くの光を前方に配光することができるとと
もに、導光板１の表面で全反射してＶ字形溝２の壁面に
至った光はＶ字形溝２を突き抜けて導光板１に再入射
し、他のＶ字形溝２の壁面での全反射により前方へ出て
行くことになるために、出射配光分布も前方を向いたも
のを得ることができる。
【００１０】ここで、導光板１内の輝度均一性を考えた
場合、Ｖ字形溝２は導光板１の表面から見た場合、輝線
となって見えるために、Ｖ字形溝２を深くしすぎること
は好ましくない場合が多く、好適な深さは１００μｍ以
下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
場合、Ｖ字形溝２は導光板１の表面から見た場合、輝線
となって見えるために、Ｖ字形溝２を深くしすぎること
は好ましくない場合が多く、好適な深さは１００μｍ以
下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
【００１１】また、導光板１の裏面で全反射した後、Ｖ
字形溝２の壁面で全反射した光を表面側に出射させるよ
うに導光板１の裏面からのＶ字形溝２の壁面の立ち上が
り角度φを設定したものにおいて、輝度の均一性の確保
の点からＶ字形溝２の配置ピッチを小さくしたりＶ字形
溝２の深さを大きくしていくと、図１５に示すように、
光源３寄りのＶ字形溝２が邪魔して裏面で全反射した光
がＶ字形溝２の壁面に当たるという前提が崩れてしま
い、この結果、導光板１表面での配光が図１３に示すよ
うに場所によって異なることになる。これは見る方向に
よって輝度ムラが生じることになる。この点は、Ｖ字形
溝の壁面の立ち上がり角度をφ、隣接する２つのＶ字形
溝のうち、光源寄りのＶ字形溝の深さをｈ1、他方のＶ
字形溝の深さをｈ2、両Ｖ字形溝の間隔をＬとする時、 Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２φ）＋ｈ2（１８０°−２
φ） として、導光板の裏面で反射した光がＶ字形溝の壁面で
反射して表面側に出射することができるピッチで配置す
ることで解決することができる。
字形溝２の壁面で全反射した光を表面側に出射させるよ
うに導光板１の裏面からのＶ字形溝２の壁面の立ち上が
り角度φを設定したものにおいて、輝度の均一性の確保
の点からＶ字形溝２の配置ピッチを小さくしたりＶ字形
溝２の深さを大きくしていくと、図１５に示すように、
光源３寄りのＶ字形溝２が邪魔して裏面で全反射した光
がＶ字形溝２の壁面に当たるという前提が崩れてしま
い、この結果、導光板１表面での配光が図１３に示すよ
うに場所によって異なることになる。これは見る方向に
よって輝度ムラが生じることになる。この点は、Ｖ字形
溝の壁面の立ち上がり角度をφ、隣接する２つのＶ字形
溝のうち、光源寄りのＶ字形溝の深さをｈ1、他方のＶ
字形溝の深さをｈ2、両Ｖ字形溝の間隔をＬとする時、 Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２φ）＋ｈ2（１８０°−２
φ） として、導光板の裏面で反射した光がＶ字形溝の壁面で
反射して表面側に出射することができるピッチで配置す
ることで解決することができる。
【００１２】また、広げたい視野角をγとする時、
Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２φ＋γ）＋ｈ2（１８０°−
２φ＋γ） としてもよい。広い視野角を確保することができる。
２φ＋γ） としてもよい。広い視野角を確保することができる。
【００１３】光源が側端面と略平行に配される線状光源
である場合、Ｖ字形溝は光源と平行な直線状に形成され
ていることが好ましく、光源が点光源である場合、Ｖ字
形溝は点光源を中心とする円弧状に形成されていること
が好ましい。
である場合、Ｖ字形溝は光源と平行な直線状に形成され
ていることが好ましく、光源が点光源である場合、Ｖ字
形溝は点光源を中心とする円弧状に形成されていること
が好ましい。
【００１４】また、Ｖ字形溝の長手方向において複数領
域に分割して隣合う領域において光源から異なる距離の
ところにＶ字形溝を形成するようにしてもよい。
域に分割して隣合う領域において光源から異なる距離の
ところにＶ字形溝を形成するようにしてもよい。
【００１５】角度φは４５°以上６０°以内であること
が望ましい。
が望ましい。
【００１６】光源側の側端の厚みよりも光源から遠い側
の側端の厚みが薄くなるテーパ状に導光板をしておくの
も好ましい。
の側端の厚みが薄くなるテーパ状に導光板をしておくの
も好ましい。
【００１７】Ｖ字形溝はその断面形状を対称に、且つ両
壁面を共に鏡面としておくとよい。
壁面を共に鏡面としておくとよい。
【００１８】また、光源が点光源である場合は、導光板
の光源から遠い側の側端を光源を中心とする円弧状にし
ておくとよい。
の光源から遠い側の側端を光源を中心とする円弧状にし
ておくとよい。
【００１９】Ｖ字形溝の頂部は両側の壁面を滑らかにつ
なぐ曲面で形成しておくことも好ましい。
なぐ曲面で形成しておくことも好ましい。
【００２０】導光板裏面で且つ隣接する２つのＶ字形溝
の間の部分のうち、光源寄りの部分に光反射角制御面を
設けておくのも好ましく、この場合の光反射角制御面
は、鏡面に仕上げた微細な凹凸や、拡散反射させる粗面
を用いることができる。
の間の部分のうち、光源寄りの部分に光反射角制御面を
設けておくのも好ましく、この場合の光反射角制御面
は、鏡面に仕上げた微細な凹凸や、拡散反射させる粗面
を用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に
基づいて詳述すると、基本的構成は図１３に示した前記
従来例と同じであり、光源３からの光を側端面から入射
させる導光板１の裏面側に多数のＶ字形溝２を形成する
とともに、各Ｖ字形溝２の壁面を鏡面反射面としてい
る。なお、光源３からの光をすべて導光板１に向けるた
めの反射板や、導光板１の他の側端面から外部に光が漏
れ出てしまうことを防ぐための反射板等については図示
していない。導光板１としては、アクリル樹脂（ＰＭＭ
Ａ、全反射角は±４２°）を好適に用いることができ
る。
基づいて詳述すると、基本的構成は図１３に示した前記
従来例と同じであり、光源３からの光を側端面から入射
させる導光板１の裏面側に多数のＶ字形溝２を形成する
とともに、各Ｖ字形溝２の壁面を鏡面反射面としてい
る。なお、光源３からの光をすべて導光板１に向けるた
めの反射板や、導光板１の他の側端面から外部に光が漏
れ出てしまうことを防ぐための反射板等については図示
していない。導光板１としては、アクリル樹脂（ＰＭＭ
Ａ、全反射角は±４２°）を好適に用いることができ
る。
【００２２】そして、導光板１の裏面にＶ字形溝２を設
けるにあたり、光源３寄りではＶ字形溝２を粗に配置
し、光源３から離れたところではＶ字形溝２を密に配置
している。そして、導光板１を正面から見た時に最も高
い表面輝度が得られるようにするために、導光板１の裏
面で反射してＶ字形溝２の壁面に向かう図１に示す光線
を代表として、これらの光線の傾き±何度かの幅を持っ
た光線群が導光板１の前面から垂直に出射するようにＶ
字形溝２の壁面の角度φを設定しているが、このうち、
導光板１の裏面側で全反射した後にＶ字形溝２の壁面に
到達する光が主体となるように上記角度φを定めてい
る。
けるにあたり、光源３寄りではＶ字形溝２を粗に配置
し、光源３から離れたところではＶ字形溝２を密に配置
している。そして、導光板１を正面から見た時に最も高
い表面輝度が得られるようにするために、導光板１の裏
面で反射してＶ字形溝２の壁面に向かう図１に示す光線
を代表として、これらの光線の傾き±何度かの幅を持っ
た光線群が導光板１の前面から垂直に出射するようにＶ
字形溝２の壁面の角度φを設定しているが、このうち、
導光板１の裏面側で全反射した後にＶ字形溝２の壁面に
到達する光が主体となるように上記角度φを定めてい
る。
【００２３】また、Ｖ字形溝２の壁面全体を使えるのは
図２に示すように光源３寄りの他のＶ字形溝２に当たら
ずに進行してきて導光板１の裏面で全反射した後、Ｖ字
形溝２の頂点部分に当たる場合となる。つまり、隣接す
る２つのＶ字形溝２，２の深さｈ1，ｈ2及び間隔Ｌが図
に示す状態である場合であり、これより間隔Ｌが狭かっ
たり、他のＶ字形溝２の深さ（高さ）ｈ1が大きいと、
光源寄りのＶ字形溝２に干渉して屈折するために、Ｖ字
形溝２の頂点付近にあたって前方へ出射する光線が減少
したり、なくなることになる。
図２に示すように光源３寄りの他のＶ字形溝２に当たら
ずに進行してきて導光板１の裏面で全反射した後、Ｖ字
形溝２の頂点部分に当たる場合となる。つまり、隣接す
る２つのＶ字形溝２，２の深さｈ1，ｈ2及び間隔Ｌが図
に示す状態である場合であり、これより間隔Ｌが狭かっ
たり、他のＶ字形溝２の深さ（高さ）ｈ1が大きいと、
光源寄りのＶ字形溝２に干渉して屈折するために、Ｖ字
形溝２の頂点付近にあたって前方へ出射する光線が減少
したり、なくなることになる。
【００２４】このために、ここでは隣接する２つのＶ字
形溝２，２の間隔Ｌを、Ｖ字形溝２の壁面の立ち上がり
角度をφ、光源寄りのＶ字形溝２の深さをｈ1、他方の
Ｖ字形溝２の深さをｈ2とする時、 Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２φ）＋ｈ2（１８０°−２
φ） に設定している。
形溝２，２の間隔Ｌを、Ｖ字形溝２の壁面の立ち上がり
角度をφ、光源寄りのＶ字形溝２の深さをｈ1、他方の
Ｖ字形溝２の深さをｈ2とする時、 Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２φ）＋ｈ2（１８０°−２
φ） に設定している。
【００２５】すなわち、図３に示すように、光源寄りの
Ｖ字形溝２の頂点Ａ付近を通過して導光板１の裏面で反
射した後、Ｖ字形溝２の頂点Ｏに当たる光線を考えた
時、この光線が導光板１の裏面での反射位置をＢとする
と、図２において、 ∠ＢＯＤ＝∠ＣＯＤ＝α＝φ （∵ ∠ＦＯＧ＝９０°−φ＝∠ＣＯＥ＝９０°−α） ∠ＢＯＦ＝∠ＣＯＥ＝９０°−φ よって△ＢＯＧにおいて、 tan∠ＢＯＧ＝tan（∠ＦＯＧ＋∠ＢＯＦ） ＝tan（９０°−φ＋９０°−φ） ｙ／ｈ2＝tan（１８０°−２φ） ∴ｙ＝ｈ2tan（１８０°−２φ） 同様に ｘ＝ｈ1tan（１８０°−２φ） よって Ｌ＝ｘ＋ｙ＝ｈ1tan（１８０°−２φ）＋ｈ2（１８０
°−２φ） 上記間隔Ｌ以上の間隔でＶ字形溝２が並んでおれば、Ｖ
字形溝２の壁面全面に当たる光が存在するために、導光
板１の出射面（前面）内のどの位置においても出射配光
は同一に保たれるものであり、指向性を一定に保つこと
ができる。
Ｖ字形溝２の頂点Ａ付近を通過して導光板１の裏面で反
射した後、Ｖ字形溝２の頂点Ｏに当たる光線を考えた
時、この光線が導光板１の裏面での反射位置をＢとする
と、図２において、 ∠ＢＯＤ＝∠ＣＯＤ＝α＝φ （∵ ∠ＦＯＧ＝９０°−φ＝∠ＣＯＥ＝９０°−α） ∠ＢＯＦ＝∠ＣＯＥ＝９０°−φ よって△ＢＯＧにおいて、 tan∠ＢＯＧ＝tan（∠ＦＯＧ＋∠ＢＯＦ） ＝tan（９０°−φ＋９０°−φ） ｙ／ｈ2＝tan（１８０°−２φ） ∴ｙ＝ｈ2tan（１８０°−２φ） 同様に ｘ＝ｈ1tan（１８０°−２φ） よって Ｌ＝ｘ＋ｙ＝ｈ1tan（１８０°−２φ）＋ｈ2（１８０
°−２φ） 上記間隔Ｌ以上の間隔でＶ字形溝２が並んでおれば、Ｖ
字形溝２の壁面全面に当たる光が存在するために、導光
板１の出射面（前面）内のどの位置においても出射配光
は同一に保たれるものであり、指向性を一定に保つこと
ができる。
【００２６】また、指向性があまり強すぎては視野角が
かなり狭くなることから、ピーク輝度が少々下がっても
視野角をγだけ広げたければ、図４に示すように、Ｖ字
形溝２の壁面への入射角度がγだけ小さいものを想定
し、この光線が光源３寄りのＶ字形溝２に遮られないよ
うにしておけばよいものであり、この場合、Ｌ≧ｈ1tan
（１８０°−２φ＋γ）＋ｈ2（１８０°−２φ＋γ）
という条件を満たす間隔ＬでＶ字形溝２を配置すればよ
い。
かなり狭くなることから、ピーク輝度が少々下がっても
視野角をγだけ広げたければ、図４に示すように、Ｖ字
形溝２の壁面への入射角度がγだけ小さいものを想定
し、この光線が光源３寄りのＶ字形溝２に遮られないよ
うにしておけばよいものであり、この場合、Ｌ≧ｈ1tan
（１８０°−２φ＋γ）＋ｈ2（１８０°−２φ＋γ）
という条件を満たす間隔ＬでＶ字形溝２を配置すればよ
い。
【００２７】なお、導光板１の裏面からのＶ字形溝２の
壁面の立ち上がり角度φは、屈折率１．４９であるＰＭ
ＭＡで導光板１を形成している場合、４５°以上６０°
以内であることが望ましい。図２において、前述の前提
を満たすには ∠ＢＯＤ＝∠ＣＯＤ＝α ∠ＡＢＩ＝∠ＯＢＩ＝β α＞４２°、β＞４２° であり、 α＝φ、β＝∠ＢＯＧ＝１８０°−２φ であることから、 φ＞４２°，１８０°−２φ＞４２° となり、よって４２°＜φ＜６９°とすることが必要で
ある。ただし、製造上の公差などを考慮してマージンを
持たせれば、４５°≦φ≦６０°としておくのが好まし
い。
壁面の立ち上がり角度φは、屈折率１．４９であるＰＭ
ＭＡで導光板１を形成している場合、４５°以上６０°
以内であることが望ましい。図２において、前述の前提
を満たすには ∠ＢＯＤ＝∠ＣＯＤ＝α ∠ＡＢＩ＝∠ＯＢＩ＝β α＞４２°、β＞４２° であり、 α＝φ、β＝∠ＢＯＧ＝１８０°−２φ であることから、 φ＞４２°，１８０°−２φ＞４２° となり、よって４２°＜φ＜６９°とすることが必要で
ある。ただし、製造上の公差などを考慮してマージンを
持たせれば、４５°≦φ≦６０°としておくのが好まし
い。
【００２８】また、立ち上がり角度φを変化させた時の
出射光線の分布は、Ｖ字形溝２の壁面に入射する光が持
っている角度に対する分布と、全反射を起こす条件によ
って決まるが、シミュレーションや実験結果から出射光
が前方に向く角度を求めた結果からすれば、φ＝５０〜
５５°の場合がさらに望ましい。このような角度にする
ことで、出射される光の配光を非常に指向性の高い分布
として実現することができる。下記に示す表１〜表４は
夫々立ち上がり角度φを４５°，５０°，５５°，６０
°とした場合のシミュレーション結果を示している。表
中のω，θは図１(b)に示す角度ω，θに対応してお
り、表中の数値の単位はすべてdegreeである。
出射光線の分布は、Ｖ字形溝２の壁面に入射する光が持
っている角度に対する分布と、全反射を起こす条件によ
って決まるが、シミュレーションや実験結果から出射光
が前方に向く角度を求めた結果からすれば、φ＝５０〜
５５°の場合がさらに望ましい。このような角度にする
ことで、出射される光の配光を非常に指向性の高い分布
として実現することができる。下記に示す表１〜表４は
夫々立ち上がり角度φを４５°，５０°，５５°，６０
°とした場合のシミュレーション結果を示している。表
中のω，θは図１(b)に示す角度ω，θに対応してお
り、表中の数値の単位はすべてdegreeである。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】なお、このような立ち上がり角度φに設定
した場合、導光板１の表面側で全反射してＶ字形溝２の
壁面に到達した光は殆どがＶ字形溝２を抜けてゆくが、
大部分の光はＶ字形溝２の反対側の面から再入射して導
光板１内を全反射して導光する成分となるために、他の
Ｖ字形溝２の壁面における全反射で前方へ出射する光と
して有効に使われる。
した場合、導光板１の表面側で全反射してＶ字形溝２の
壁面に到達した光は殆どがＶ字形溝２を抜けてゆくが、
大部分の光はＶ字形溝２の反対側の面から再入射して導
光板１内を全反射して導光する成分となるために、他の
Ｖ字形溝２の壁面における全反射で前方へ出射する光と
して有効に使われる。
【００３４】ところで、光源３には通常、冷陰極管の蛍
光灯のような線状光源を用いて、この線状の光源３を図
５に示すように、導光板１の入射面となる側端面と略平
行に配置するが、導光版１内を導光してくる光の等強度
線を考えた場合、Ｖ字形溝２は光源３と平行な直線状と
しておくことで、導光板１のどの位置においても同じ配
光分布を持った光を取り出すことができる。
光灯のような線状光源を用いて、この線状の光源３を図
５に示すように、導光板１の入射面となる側端面と略平
行に配置するが、導光版１内を導光してくる光の等強度
線を考えた場合、Ｖ字形溝２は光源３と平行な直線状と
しておくことで、導光板１のどの位置においても同じ配
光分布を持った光を取り出すことができる。
【００３５】光源３が点光源である場合には、図６に示
すように、光源３を中心とする円弧状にＶ字形溝３を形
成すればよい。
すように、光源３を中心とする円弧状にＶ字形溝３を形
成すればよい。
【００３６】また、導光板１を正面から見た時、Ｖ字形
溝２のところが光って見えるわけであり、このためにＶ
字形溝２の間隔が大きいところ（光源３に近いところ）
では光るところと光らないところの筋が目立つことにな
る。この点に関しては、図７(a)または図７(b)に示すよ
うに、Ｖ字形溝２の長手方向において複数領域１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄに分割して隣合う領域においてＶ字形溝
２の配置パターンをずらして光源３から異なる距離のと
ころにＶ字形溝２を形成することで、輝度ムラである筋
を目立たなくすることができる。
溝２のところが光って見えるわけであり、このためにＶ
字形溝２の間隔が大きいところ（光源３に近いところ）
では光るところと光らないところの筋が目立つことにな
る。この点に関しては、図７(a)または図７(b)に示すよ
うに、Ｖ字形溝２の長手方向において複数領域１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄに分割して隣合う領域においてＶ字形溝
２の配置パターンをずらして光源３から異なる距離のと
ころにＶ字形溝２を形成することで、輝度ムラである筋
を目立たなくすることができる。
【００３７】また、Ｖ字形溝２について、図では誇張し
ているが、実際に導光板１の裏面に施すＶ字形溝２の深
さは前述のように数μｍから数十μｍのレベルで、導光
板１の板厚（１ｍｍから数ｍｍ程度）と比較すると非常
に微細な溝であり、このために導光板１の端面から入射
するとともに導光板１の表裏面で全反射を繰り返して
も、Ｖ字形溝２に全くあたることなく導光板１の他方の
側端面に至る光が存在しており、このような光は他方の
側端面を通過してロスとなり、光の利用効率を落とすこ
とになる。
ているが、実際に導光板１の裏面に施すＶ字形溝２の深
さは前述のように数μｍから数十μｍのレベルで、導光
板１の板厚（１ｍｍから数ｍｍ程度）と比較すると非常
に微細な溝であり、このために導光板１の端面から入射
するとともに導光板１の表裏面で全反射を繰り返して
も、Ｖ字形溝２に全くあたることなく導光板１の他方の
側端面に至る光が存在しており、このような光は他方の
側端面を通過してロスとなり、光の利用効率を落とすこ
とになる。
【００３８】この点に関しては、Ｖ字形溝２の本数を増
やすことで対処することができるが、この場合はＶ字形
溝２の間隔Ｌが狭くなりすぎてしまうことになるため
に、間隔Ｌについて前述の設定を保ちつつ、図８に示す
ように、導光板１を光源３側の側端の厚みよりも光源３
から遠い側の側端の厚みが薄くなるテーパ状としておく
ことで対処するのが好ましい。このようなテーパ状とす
ることで、Ｖ字形溝２に光が当たる確率を増やすことが
できるとともに、他方の側端面から抜けてしまう光を少
なくすることができる。また、図８に示すように、導光
板１全体をテーパ状とするのではなく、途中からテーパ
状として板厚が変化しない部分を設けておくことによ
り、組立の際の位置決めの容易さを確保することができ
る。
やすことで対処することができるが、この場合はＶ字形
溝２の間隔Ｌが狭くなりすぎてしまうことになるため
に、間隔Ｌについて前述の設定を保ちつつ、図８に示す
ように、導光板１を光源３側の側端の厚みよりも光源３
から遠い側の側端の厚みが薄くなるテーパ状としておく
ことで対処するのが好ましい。このようなテーパ状とす
ることで、Ｖ字形溝２に光が当たる確率を増やすことが
できるとともに、他方の側端面から抜けてしまう光を少
なくすることができる。また、図８に示すように、導光
板１全体をテーパ状とするのではなく、途中からテーパ
状として板厚が変化しない部分を設けておくことによ
り、組立の際の位置決めの容易さを確保することができ
る。
【００３９】このほか、Ｖ字形溝２はその断面形状を対
称にするとともに両壁面を共に鏡面としておくことで、
図９に示すように上記他方の側端面から抜けた光を反射
板（反射シート）で再度導光板１内に入射させた光を導
光板１の前面側に出射させることができる。なお、再入
射光の配光分布は光源１から直接入射した光の配光分布
と同じとなるために、全体の配光分布に影響を与えるこ
とはなく、また再入射光の利用により効率が向上する。
称にするとともに両壁面を共に鏡面としておくことで、
図９に示すように上記他方の側端面から抜けた光を反射
板（反射シート）で再度導光板１内に入射させた光を導
光板１の前面側に出射させることができる。なお、再入
射光の配光分布は光源１から直接入射した光の配光分布
と同じとなるために、全体の配光分布に影響を与えるこ
とはなく、また再入射光の利用により効率が向上する。
【００４０】この点からすれば、光源３が点光源である
場合、導光板１が矩形状であると、再入射光は図１０
(a)に示すように、Ｖ字形溝２に直交せずに横方向にず
れてしまうことになるために、図１０(b)に示すよう
に、導光板１の光源から遠い側の側端を光源３を中心と
する円弧状にしておくのが好ましい。再入射光がＶ字形
溝２と直交する状態で戻るからである。図１０(c)に示
すように疑似円弧となるようにしたものであってもよ
い。
場合、導光板１が矩形状であると、再入射光は図１０
(a)に示すように、Ｖ字形溝２に直交せずに横方向にず
れてしまうことになるために、図１０(b)に示すよう
に、導光板１の光源から遠い側の側端を光源３を中心と
する円弧状にしておくのが好ましい。再入射光がＶ字形
溝２と直交する状態で戻るからである。図１０(c)に示
すように疑似円弧となるようにしたものであってもよ
い。
【００４１】また、導光板１の裏面で且つ隣接する２つ
のＶ字形溝の間の部分のうち、光源寄りの部分（図３中
のＢＫ間の部分）は、指向性を持たせて配光制御するた
めの反射面として機能していない。このために、この部
分に光反射角制御面、たとえば図１１(a)に示す鏡面に
仕上げた微細な凹凸５や、図１１(b)に示す拡散反射さ
せる粗面６を設けて、この部分に当たる光の有効利用を
図るようにしてもよい。なお、凹凸５の高さは基本的に
配光制御される光の経路に干渉しない程度のものとして
おく。
のＶ字形溝の間の部分のうち、光源寄りの部分（図３中
のＢＫ間の部分）は、指向性を持たせて配光制御するた
めの反射面として機能していない。このために、この部
分に光反射角制御面、たとえば図１１(a)に示す鏡面に
仕上げた微細な凹凸５や、図１１(b)に示す拡散反射さ
せる粗面６を設けて、この部分に当たる光の有効利用を
図るようにしてもよい。なお、凹凸５の高さは基本的に
配光制御される光の経路に干渉しない程度のものとして
おく。
【００４２】また、図１２に示すように、Ｖ字形溝２の
頂部は両側の壁面を滑らかにつなぐ曲面Ｒとしておくの
も好ましい。立ち上がり角度φの壁面に当たる大部分の
光は同じ方向に指向性をもって出射されるが、曲面Ｒの
部分に当たる光は傾斜角度が徐々に変化しているために
反射時の方向も徐々に異なる方向に変化する。一部の光
を意図的に散乱させることができるものであり、視野角
を広げることができることになる。散乱させる光の割合
は曲面Ｒの半径の大きさに影響され、半径を大きくすれ
ばそれに応じて壁面に対する曲面Ｒの長さが増えるため
に散乱光量も増えることになる。従って、曲面Ｒの半径
によって散乱量を自由に制御することができる。なお、
視野角を広げるとピーク輝度は現象するが、ピークとな
る方向は変化しないために、輝度に余裕のある場合に有
効な視野拡大手法である。
頂部は両側の壁面を滑らかにつなぐ曲面Ｒとしておくの
も好ましい。立ち上がり角度φの壁面に当たる大部分の
光は同じ方向に指向性をもって出射されるが、曲面Ｒの
部分に当たる光は傾斜角度が徐々に変化しているために
反射時の方向も徐々に異なる方向に変化する。一部の光
を意図的に散乱させることができるものであり、視野角
を広げることができることになる。散乱させる光の割合
は曲面Ｒの半径の大きさに影響され、半径を大きくすれ
ばそれに応じて壁面に対する曲面Ｒの長さが増えるため
に散乱光量も増えることになる。従って、曲面Ｒの半径
によって散乱量を自由に制御することができる。なお、
視野角を広げるとピーク輝度は現象するが、ピークとな
る方向は変化しないために、輝度に余裕のある場合に有
効な視野拡大手法である。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明においては、光源か
らの光が側端面から入射する導光板の裏面側に壁面を鏡
面で仕上げたＶ字形溝を設けて、Ｖ字形溝の鏡面である
上記壁面での反射光を表面側に出射させるエッジライト
パネルにおいて、光源からの距離が遠くなるほど間隔が
密になるように設けられている上記Ｖ字形溝は、その光
源側の壁面の立ち上がり角度φを、裏面で全反射した後
に該壁面で全反射する光が表面側にほぼ垂直に出射する
角度としているために、配光分布も前方に向けた状態を
保ちつつ導光板の前方に向けて出射させることができる
光量を増加させることができる。
らの光が側端面から入射する導光板の裏面側に壁面を鏡
面で仕上げたＶ字形溝を設けて、Ｖ字形溝の鏡面である
上記壁面での反射光を表面側に出射させるエッジライト
パネルにおいて、光源からの距離が遠くなるほど間隔が
密になるように設けられている上記Ｖ字形溝は、その光
源側の壁面の立ち上がり角度φを、裏面で全反射した後
に該壁面で全反射する光が表面側にほぼ垂直に出射する
角度としているために、配光分布も前方に向けた状態を
保ちつつ導光板の前方に向けて出射させることができる
光量を増加させることができる。
【００４４】この時、Ｖ字形溝の壁面の立ち上がり角度
をφ、隣接する２つのＶ字形溝のうち、光源寄りのＶ字
形溝の深さをｈ1、他方のＶ字形溝の深さをｈ2、両Ｖ字
形溝の間隔をＬとする時、Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２
φ）＋ｈ2（１８０°−２φ）としていると、導光板の
裏面で反射した光がＶ字形溝の壁面で反射して表面側に
出射することがＶ字形溝のピッチや深さにかかわらず常
になされるものであり、従って光源に近い部分から遠い
部分まで特定の方向にピークを持った指向性の高い且つ
一様な配光分布を持ったものとすることができる。
をφ、隣接する２つのＶ字形溝のうち、光源寄りのＶ字
形溝の深さをｈ1、他方のＶ字形溝の深さをｈ2、両Ｖ字
形溝の間隔をＬとする時、Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２
φ）＋ｈ2（１８０°−２φ）としていると、導光板の
裏面で反射した光がＶ字形溝の壁面で反射して表面側に
出射することがＶ字形溝のピッチや深さにかかわらず常
になされるものであり、従って光源に近い部分から遠い
部分まで特定の方向にピークを持った指向性の高い且つ
一様な配光分布を持ったものとすることができる。
【００４５】また、広げたい視野角をγとする時、Ｌ≧
ｈ1tan（１８０°−２φ＋γ）＋ｈ2（１８０°−２φ
＋γ）とすることで、ピーク輝度は低下するものの、視
野角を広げることができる。
ｈ1tan（１８０°−２φ＋γ）＋ｈ2（１８０°−２φ
＋γ）とすることで、ピーク輝度は低下するものの、視
野角を広げることができる。
【００４６】光源が側端面と略平行に配される線状光源
である場合、Ｖ字形溝は光源と平行な直線状に形成し、
光源が点光源である場合、Ｖ字形溝は点光源を中心とす
る円弧状に形成することで、より高い指向性を持たせる
ことができる。
である場合、Ｖ字形溝は光源と平行な直線状に形成し、
光源が点光源である場合、Ｖ字形溝は点光源を中心とす
る円弧状に形成することで、より高い指向性を持たせる
ことができる。
【００４７】また、Ｖ字形溝の長手方向において複数領
域に分割して隣合う領域において光源から異なる距離の
ところにＶ字形溝を形成することにより、面内の輝度均
一性を向上させることができる。
域に分割して隣合う領域において光源から異なる距離の
ところにＶ字形溝を形成することにより、面内の輝度均
一性を向上させることができる。
【００４８】そして角度φは４５°以上６０°以内とし
ておくことで、出射面に垂直な方向に指向性を持たせる
ことができ、正面方向の輝度を高くすることができる。
ておくことで、出射面に垂直な方向に指向性を持たせる
ことができ、正面方向の輝度を高くすることができる。
【００４９】また、光源側の側端の厚みよりも光源から
遠い側の側端の厚みが薄くなるテーパ状に導光板を形成
しておけば、Ｖ字形溝にあたって出射する光の量が増え
るために出射効率が向上する。
遠い側の側端の厚みが薄くなるテーパ状に導光板を形成
しておけば、Ｖ字形溝にあたって出射する光の量が増え
るために出射効率が向上する。
【００５０】さらにＶ字形溝はその断面形状を対称に且
つ両壁面を共に鏡面としておくことで、導光板への再入
射光を同様に配光制御して導光板表面から出射させるこ
とができるものであり、配光分布に影響を与えることな
く出射効率の向上を図ることができる。
つ両壁面を共に鏡面としておくことで、導光板への再入
射光を同様に配光制御して導光板表面から出射させるこ
とができるものであり、配光分布に影響を与えることな
く出射効率の向上を図ることができる。
【００５１】また、光源が点光源である場合は、導光板
の光源から遠い側の側端を光源を中心とする円弧状にし
ておくと、再入射光の利用効率を高めることができる。
の光源から遠い側の側端を光源を中心とする円弧状にし
ておくと、再入射光の利用効率を高めることができる。
【００５２】また、 Ｖ字形溝の頂部は両側の壁面を滑
らかにつなぐ曲面で形成しておくと輝度ピーク位置を変
えることなく視野角を広げることができる。
らかにつなぐ曲面で形成しておくと輝度ピーク位置を変
えることなく視野角を広げることができる。
【００５３】そして、導光板裏面で且つ隣接する２つの
Ｖ字形溝の間の部分のうち、光源寄りの部分に光反射角
制御面、たとえば鏡面に仕上げた微細な凹凸や、拡散反
射させる粗面を設けることで、配光制御により得ること
ができる前方指向性を簡単に更に高めることができる。
Ｖ字形溝の間の部分のうち、光源寄りの部分に光反射角
制御面、たとえば鏡面に仕上げた微細な凹凸や、拡散反
射させる粗面を設けることで、配光制御により得ること
ができる前方指向性を簡単に更に高めることができる。
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)
(b)は要部断面図である。
(b)は要部断面図である。
【図２】同上の他例の要部断面図である。
【図３】同上の説明図である。
【図４】他例の要部断面図である。
【図５】光源が線状である場合を示すもので、(a)は縦
断面図、(b)は正面図、(c)は斜視図である。
断面図、(b)は正面図、(c)は斜視図である。
【図６】光源が点光源である場合を示すもので、(a)は
縦断面図、(b)は正面図、(c)は斜視図である。
縦断面図、(b)は正面図、(c)は斜視図である。
【図７】(a)(b)は夫々別の例の正面図である。
【図８】他の例の断面図である。
【図９】別の例の断面図である。
【図１０】(a)(b)(c)は点光源である場合の側端面形状
例を示す正面図である。
例を示す正面図である。
【図１１】(a)(b)は夫々別の例の断面図である。
【図１２】更に他例の断面図である。
【図１３】従来例の断面図である。
【図１４】(a)は同上の断面図、(b)(c)は部分拡大断面
図である。
図である。
【図１５】参考例の部分拡大断面図である。
１ 導光板
２ Ｖ字形溝
３ 光源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06
2H091 FA23X FA23Z FA41X FA41Z
KA10 LA18
Claims (14)
- 【請求項１】 光源からの光が側端面から入射する導光
板の裏面側に壁面を鏡面で仕上げたＶ字形溝を設けて、
Ｖ字形溝の鏡面である上記壁面での反射光を表面側に出
射させるエッジライトパネルにおいて、光源からの距離
が遠くなるほど間隔が密になるように設けられている上
記Ｖ字形溝は、その光源側の壁面の立ち上がり角度φが
導光板の裏面で全反射した後に該壁面で全反射する光が
表面側にほぼ垂直に出射する角度となっていることを特
徴とするエッジライトパネル。 - 【請求項２】 Ｖ字形溝の壁面の立ち上がり角度をφ、
隣接する２つのＶ字形溝のうち、光源寄りのＶ字形溝の
深さをｈ1、他方のＶ字形溝の深さをｈ2、両Ｖ字形溝の
間隔をＬとする時、 Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２φ）＋ｈ2（１８０°−２
φ） としていることを特徴とする請求項１記載のエッジライ
トパネル。 - 【請求項３】 Ｖ字形溝の壁面の立ち上がり角度をφ、
隣接する２つのＶ字形溝のうち、光源寄りのＶ字形溝の
深さをｈ1、他方のＶ字形溝の深さをｈ2、両Ｖ字形溝の
間隔をＬ、広げたい視野角をγとする時、 Ｌ≧ｈ1tan（１８０°−２φ＋γ）＋ｈ2（１８０°−
２φ＋γ） としていることを特徴とする請求項１記載のエッジライ
トパネル。 - 【請求項４】 光源が側端面と略平行に配される線状光
源であり、Ｖ字形溝が光源と平行な直線状に形成されて
いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記
載のエッジライトパネル。 - 【請求項５】 光源が点光源であり、Ｖ字形溝が点光源
を中心とする円弧状に形成されていることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかの項に記載のエッジライトパネ
ル。 - 【請求項６】 Ｖ字形溝の長手方向において複数領域に
分割されているとともに隣合う領域において光源から異
なる距離のところにＶ字形溝が形成されていることを特
徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のエッジラ
イトパネル。 - 【請求項７】 角度φが４５°以上６０°以内であるこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載のエ
ッジライトパネル。 - 【請求項８】 導光板は光源側の側端の厚みよりも光源
から遠い側の側端の厚みが薄くなるテーパ状となってい
ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載
のエッジライトパネル。 - 【請求項９】 Ｖ字形溝はその断面形状が対称であり、
且つ両壁面が共に鏡面であることを特徴とする請求項１
〜８のいずれかの項に記載のエッジライトパネル。 - 【請求項１０】 導光板の光源から遠い側の側端が光源
を中心とする円弧状であることを特徴とする請求項５記
載のエッジライトパネル。 - 【請求項１１】 Ｖ字形溝はその頂部が両側の壁面を滑
らかにつなぐ曲面で形成されていることを特徴とする請
求項１〜１０のいずれかの項に記載のエッジライトパネ
ル。 - 【請求項１２】 導光板裏面で且つ隣接する２つのＶ字
形溝の間の部分のうち、光源寄りの部分に光反射角制御
面を設けていることを特徴とする請求項１〜１０のいず
れかの項に記載のエッジライトパネル。 - 【請求項１３】 光反射角制御面は、鏡面に仕上げた微
細な凹凸であることを特徴とする請求項１２記載のエッ
ジライトパネル。 - 【請求項１４】 光反射角制御面は、拡散反射させる粗
面であることを特徴とする請求項１２記載のエッジライ
トパネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120010A JP4165111B2 (ja) | 2001-12-21 | 2002-04-23 | エッジライトパネル |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-390515 | 2001-12-21 | ||
| JP2001390515 | 2001-12-21 | ||
| JP2002120010A JP4165111B2 (ja) | 2001-12-21 | 2002-04-23 | エッジライトパネル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003249110A true JP2003249110A (ja) | 2003-09-05 |
| JP4165111B2 JP4165111B2 (ja) | 2008-10-15 |
Family
ID=28677028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002120010A Expired - Fee Related JP4165111B2 (ja) | 2001-12-21 | 2002-04-23 | エッジライトパネル |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP4165111B2 (ja) |
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-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002120010A patent/JP4165111B2/ja not_active Expired - Fee Related
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