JP3025769U

JP3025769U - 面状光源装置

Info

Publication number: JP3025769U
Application number: JP1995014116U
Authority: JP
Inventors: 真文岡田
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 1996-06-25
Anticipated expiration: 2001-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】サイドライト方式の面状光源装置において、
発光源から樹脂基板内に進入する発光光線が、散乱パタ
ーンを透過する時に吸収されることに起因する損失を減
少させて効率の向上を図る。【解決手段】散乱パターン６の厚さを増加することに
より、散乱パターン６を形成する光拡散反射物質を含む
媒体の量を増加することで、反射率を増加させ、散乱パ
ターン６内を透過できる光線１９を減少させ、光線の吸
収を防ぐ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、看板や各種表示装置の背面照明に用いられ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用いられる面状光源装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、コンピュータ等の表示装置として、軽量かつコンパクト化のニーズに応えるべく薄型かつ見やすい背面光源機構を有する液晶表示装置が用いられている。このような背面光源機構を実現する手段として、図６に示すように、断面形状がほぼ矩形状で透光性の高い材料で形成される樹脂基板２０の一側端面２１に沿って直線状光源としての冷陰極管（ＣＣＦＬ）または熱陰極管（ＨＣＦＬ）等の光源ランプ２２を当接して位置させるサイドライト方式（導光板方式）の面状光源装置が用いられている。

【０００３】このようなサイドライト方式の面状光源装置は、公知技術であるスクリーン印刷方式で、樹脂基板２０の裏面２３側全面に渡って、光拡散反射物質を含んだ媒体を図７に示すように塗布して散乱パターン２４を形成している。散乱パターンとしては、ドット状、ストライプ状等がある。図７に示す散乱パターン２４は、光源の位置する側端面２１から対向する側端面２５に向かうにつれてドットの径が徐々に大きくなるように印刷されており、これによって裏面２３において光源ランプ２２より遠くなるにしたがって単位面積当たりの光拡散反射物質を含む媒体の占める割合が多くなる。このように、樹脂基板２０の裏面２３に形成した光散乱反射物質を含んだ媒体による散乱パターン２４の密度を変えることにより、光源ランプ２２からの発光光線の拡散および反射が画面上の位置において、光源に近い部分のみが明るく発光することがないようにしてある。

【０００４】そして、光源ランプ２２の周面において側端面２１と対向しない周面は、銀等を蒸着した反射フィルム２６で覆われており、一方、光源ランプ２２の位置する側端面２１と対向する側端面２５には、反射テープ等の反射材２７が付加されている。そして、スクリーン印刷方式にて散乱パターン２４を施した樹脂基板２０の裏面２３の後方には反射板２８が設けられている。これら反射材を設けることにより、画面に放出する以外の光線、すなわち側端面２５や裏面２３に進行する光線を樹脂基板２０内に反射させ、画面以外から光が放出することを防止し、さらに、樹脂基板２０の表面２９には拡散板３０を設け、裏面２３に施した散乱パターン２４のみが輝いて見えるような、いわゆるドットイメージを除去し、樹脂基板２０の表面２９において、面状の均一な発光を行うようにしてある。

【０００５】図８は、このように構成されたサイドライト方式の面状光源装置における光線の進行状態を説明するための模式的な断面図である。これを説明すると、光源ランプ２２からの発光光線は、反射フィルム２６で反射されることにより、その多くが樹脂基板２０の側端面２１に到達し、樹脂基板２０の内部に進入する。

【０００６】この光線のうち、樹脂基板２０の裏面２３に施されている散乱パターン２４に到達した光線３１は拡散され、反射する光線３２、３３、３４、および、散乱パターン２４を透過する光線３５となる。光線３２は、拡散板３０を透過し画面上へ放出される。光線３３、３４は散乱パターン２４、反射板２８に各々到達し反射する。光線３５は、散乱パターン２４を透過した後、反射板２８に到達して反射され散乱パターン２４を再度透過する。

【０００７】光源ランプ２２から発して樹脂基板２０の裏面２３の散乱パターン２４に当たらない光線３６、および、樹脂基板２０の表面２９に当たる光線３７は、散乱パターン２４に到達するまで樹脂基板２０内部を全反射を繰り返して進む。上述したように全画面上で均一な発光強度になるように散乱パターン２４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薄型面状光源装置が実現可能となっている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、散乱パターン２４を透過し裏面２３を抜ける光線３５は、散乱パターン２４を透過する場合、および反射板２８で反射して再度散乱パターン２４を透過する場合に、光が吸収されることによる損失があるため、反射効率が充分に得られなかった。

【０００９】上述したような理由で起こる光の損失をできる限り減少させることにより、面状光源装置の輝度の上昇と反射効率の向上を目的とする面状光源装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記目的を達成するために、透光性材料からなる樹脂基板の少なくとも一つ以上の側端面付近に沿って一本または複数本の光源装置を配置させて構成するサイドライト方式の面状光源装置において、前記樹脂基板の裏面に、光拡散反射物質を含んだ媒体で形成される散乱パターンを施し、かつ前記散乱パターンの膜厚は、全光線反射率が６０％以上となる厚さを有するように形成したことを特徴とした面状光源装置である。

【００１１】

【考案の実施の形態】

本考案の実施の形態の第一の例としての面状光源装置は、図１に示される。１は、直線状の光源である光源ランプで、断面形状がほぼ矩形の樹脂基板２の一側端面３に沿って、所定の距離をとって配置されている。樹脂基板２は、透光性の高いアクリル樹脂等で形成されている。樹脂基板２の側端面３に対向する以外の光源ランプ１周面は、銀等を蒸着した反射フィルム４で覆われている。これにより光源ランプ１の表面から発した光線は、反射フィルム４で反射されるので、光線の多くが樹脂基板２の側端面３に到達する。

【００１２】樹脂基板２の裏面５（図１の下側）には、光拡散反射物質を含んだ媒体により形成される散乱パターン６が施されている。これは、従来技術の欄で説明した図６に示すものと同様であり、樹脂基板２の裏面５に一端側（光源側）から他端側に向かうにつれドットの径が大きくなるように変化させて、密度が変化するように、光拡散反射物質を含んだ媒体を印刷することにより、散乱パターン６を施す。この散乱パターン６を施す方法は、光拡散反射物質（例えば酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等）を透光性物質（例えばアクリル系樹脂、ビニル系樹脂等）に分散させた塗料や印刷インク等の媒体を塗液としてスクリーン印刷等の方法で行うことができる。そして、さらに樹脂基板２の裏面５の後方に、裏面５全面を覆う反射板７が配置されている。

【００１３】樹脂基板２の光源ランプ１の配置する側端面３に対向する側端面８には、反射テープ等の反射材９が付着されている。また、樹脂基板２の表面１０側（図１の上側）には、上述した光拡散反射物質を含む媒体による散乱パターン６のみが浮いて見えるドットイメージの除去のために拡散板１１が配置されている。

【００１４】上述した構成からなる面状光源装置における光線の進行状態が図２に示されている。光源ランプ１の符号１２示す位置から発する発光光線１３、１４、１５を選出して、これらの光線の進行状態を説明する。まず、発光光線１３は、樹脂基板２内に進入し樹脂基板２の裏面５に施された散乱パターン６に当たる光線である。光線１３は、散乱パターン６に当たると、散乱パターン６が光拡散反射物質を含む媒体で形成されているので、光線の大部分が光拡散反射物質に当たるため表面１０の方向に反射され拡散する。

【００１５】散乱パターン６に当たって反射する光線のうち、一定の入射角で拡散板１１に進入する光線１６は、拡散板１１を透過して表面上に放射される。また、発光光線１３のうち、光拡散反射物質を含む媒体で形成される散乱パターン６内を光拡散反射物質に当たらずに透過する光線１９は、後方に設けられた反射板７で反射される。一方、拡散板１１で反射され、散乱パターン６に当たる光線１７は、発光光線１３と同様な進行方向（光線１６’、１９’）を示す。そして、拡散板１１で反射され樹脂基板２を透過する光線１８は、樹脂基板２の裏面５の後方（図２の下方）に設けられる反射板７により、再び反射され、樹脂基板２内へ進入する。

【００１６】光源ランプ１の符号１２で示す所定位置からの発光光線１４は、側端面３から樹脂基板２内に進入して、裏面５側へと向かい、散乱パターン６の塗布されていない部分に当たり、樹脂基板２の裏面５と空気との境界面で全反射して、表面１０側へと進む。また、発光光線１５は、樹脂基板２内に進入後、表面１０側へと向かい空気との境界面で全反射し、裏面５側へと向かう。両発光光線１４、１５は、樹脂基板２内を反射しながら、図２の左側へと向かうが、裏面５の散乱パターン６に当たると、拡散されるので光線１６と同様に拡散板１１を透過して表面上へ放射される。

【００１７】ここで、効率低下の原因となる散乱パターン６を透過中に一部吸収されてしまう光線１９、１９’・・・であるが、後に詳述する所望の膜厚（全光線反射率６０％以上を満たす厚さ）を有して設けられることにより、散乱パターン６の厚さが増し光拡散反射物質が増加することに伴い、光線が光散乱物質に当たる確率が増加するので、散乱パターン６内を透過する光線１９、１９’・・・の量を少なくすることができる。

【００１８】本考案の目的である光の損失（吸収）を減少させ効率の向上を図ることは、散乱パターン６内を透過する間に吸収される光線１９、１９’・・・の量を少なくすることで達成される。

【００１９】本考案の実施の形態の第二の例として、図３に概略して示すような面状光源装置がある。この面状光源装置では、光源装置としての光源ランプ１を、樹脂基板２の隣り合う二つの側面３ａ、３ｂに沿って配置するように直角に折れているものを使用する。この場合、樹脂基板２の裏面５に施す光拡散反射物質を含む散乱パターン６は、光源ランプ１から離れるにしたがって光拡散反射物質の密度を多くするために、図３の左下６ａのパターンの径を最大としている。その他の構成は、第一の例と同様である。光線の進行状態は、上述した第一の例である直線状の光源ランプ１を設けた面状光源装置とほぼ同様であるが、発光光線の量が多いため、より高輝度な面状光源装置となる。

【００２０】本考案で用いられる樹脂基板２は光を効率よく通過させる物質であれば良く、その透明性、加工性からアクリル樹脂が最も適している。しかしながら、本考案の状態としては、特にこれに限定されるものではなく、これに変えて、塩化ビニル樹脂、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。

【００２１】また、散乱パターン６のパターン形は、実施の形態で示す径の異なるドット状パターンに限定されるものではなく、ストライプ、正方形等であってもよく、光源から離れるに従い光拡散反射物質の含まれる割合が多くなるような密度変化を有する散乱パターンであれば良い。

【００２２】

【実施例】

次に、本考案の面状光源装置の散乱パターン６の厚さをどのくらい厚くすれば、有効な反射効率を得られるかについて行った測定について以下に説明する。始めに、アクリル板に塗布するインクの厚さ（以下、塗膜の膜厚という）と反射率との関係を測定により明らかにする。

【００２３】厚さ３ｍｍの樹脂基板２となり得るアクリル板（５０ｍｍ×３０ｍｍ：住友化学株式会社製スミペックスＥ）の全表面に、光拡散反射物質（二酸化チタン）と透光性物質（アクリル・ビニル樹脂）を含むインク（株式会社セイコーアドバンス製＃２５００−超遅乾−１２０）を塗布する。アクリル板の全表面にそのインクを塗布することによって形成される塗膜の膜厚を変化させた試料を５個作製した。この５個の試料について、それぞれ全光線反射率、全光線透過率をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した。この測定値をもとにして次に示す式１から、塗膜内で吸収されることによる損失を計算により求めた。

【式１】損失（％）＝１００−（全光線反射率＋全光線透過率）

【００２４】測定結果および計算結果を、表１に示す。

【表１】

【００２５】表１より、全光線反射率は、塗膜の膜厚の厚さが増加するのに伴って、増加し、これに伴って全光線透過率が低下しており、さらに損失も低減することがわかる。さらに、視覚的に判別しやすいように、表１の関係を図４に示し、表Ａとした。横軸は塗膜の厚さ（μｍ）、縦軸は百分率（％）を示す。表Ａからも上述した全光線反射率、全光線透過率および損失の関係が判別できる。

【００２６】この結果に基づいて、本考案の面状光源装置を、光拡散反射物質を含む媒体で形成される散乱パターン６の厚さ（μｍ）のみを変化させ、実施例−１、実施例 −２、実施例−３および比較例を作成した。

【００２７】実施例−１は、以下に示すような構成の面状光源装置である。面状光源装置の構成は、実施の形態の欄の第一の例で詳述した通りであるので、再び図１を参照しながら以下に説明する。樹脂基板２は厚さ３ｍｍのアクリル板（２１０ｍｍ×１４５ｍｍ：住友化学株式会社製スミペックスＥ）を用い、その樹脂基板２の長辺の一側端面３に沿って所定間隔をおいてほぼ当接するように、直線状の光源ランプ１が発光源として配置されている。光源ランプ１は、管外径２．６ｍｍの冷陰極蛍光管（ハリソン電機株式会社製）を使用する。光源ランプ１の周囲を覆う反射フィルム４は、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製ＧＲ３８Ｗ）を使用しており、光源ランプ１の発光光線の多くを、樹脂基板２の側端面３に入射させるように作用する。光源ランプ１が置かれている以外の側端面８にも、樹脂基板２内に進入して反射等を繰り返す光線が、画面上以外から放射することを防ぐため反射材９を配置している。この反射材９も、反射フィルム４と同様に、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製ＧＲ３８Ｗ）を用いている。

【００２８】また、樹脂基板２の裏面５には、光拡散反射物質としての二酸化チタンと、透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインク（株式会社セイコーアドバンス製＃２５００−超遅乾−１２０）を用いて、密度を変化させたドット状の散乱パターンをスクリーン印刷方式により施した。（このパターンは、図７と同様のパターンとした。）散乱パターン６を施すインクに含まれる溶剤は、乾燥させ除去した。樹脂基板２に印刷された乾燥後のドット状の散乱パターン６の塗膜の膜厚を１５〜１７μｍとした。塗膜の膜厚１５〜１７μｍの場合、上記に詳述した膜厚と反射率との関係を示すＪＩＳ−Ｋ７１０５に準ずる測定結果を示す表Ａ（図４）において、全光線反射率は７０％となる。

【００２９】樹脂基板２の裏面５には、厚さ１８８μｍの白色ＰＥＴ樹脂製の反射材（東レ株式会社製１８８Ｅ６０Ｌ）からなる反射板７が裏面５の全面を覆うように設けられている。樹脂基板２の表面１０には、厚さ１１０μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製１００ｓ）を拡散板１１として、表面１０全面を覆うように設けられている。

【００３０】実施例−２として作成される面状光源装置について説明する。先述したように、実施例における面状光源装置の構成上の相違点は、光拡散反射物質を含む媒体により形成する散乱パターン６の厚さである。実施例−２では、樹脂基板２の裏面５に印刷された散乱パターン６の乾燥後のドットの厚さを１９〜２１μｍとした。この場合、表Ａ（図４）より全光線反射率は７８％となる。他の構成については、実施例−１と同様である。

【００３１】実施例−３として作成される面状光源装置では、樹脂基板２の裏面５に印刷された散乱パターン６の乾燥後のドットの厚さを３１〜３３μｍとした。この場合、表Ａより全光線反射率は９０％となる。他の構成については、実施例−１と同様である。

【００３２】次に、比較例として作成される面状光源装置について説明する。比較例の場合も、本考案の実施例と比較を行うため、構成上の相違点は、散乱パターン６の乾燥後のドットの厚さのみである。比較例の場合、乾燥後の散乱パターンの厚さを６〜７μｍとした。表Ａ（図４）より、この場合の全光線反射率は５５％となる。（この場合、散乱パターンの厚さを薄くしたため、従来技術の欄で説明した図６に示す面状光源装置と一致する。）

【００３３】このような条件により制作された面状光源装置４点について、輝度の測定を行った。光源ランプ１としての冷陰極蛍光管には、インバータを用いて、管電流５ｍＡ、点灯周波数６０ＫＨｚの正弦波で点灯させる。測定は、輝度計（トプコン社製輝度計ＢＭ−７）を使用し、図５において、面状光源装置の画面を縦に６、横に８等分割して得られる、分割線の交点（図５の白円）である縦５×横７の合計３５点において法線方向出射輝度（単位：ｃｄ／ｍ² ）を測定した。

【００３４】実施例１、２、３および比較例の結果を表２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。表２の各欄は、図５に対応しており、したがって図５の白円で表す測定点に対応する表２の欄に、測定輝度を記入している。

【００３５】

【表２】（ａ）：実施例−１平均輝度７３２（ｃｄ／ｍ² ）（ｂ）：実施例−２平均輝度７４０（ｃｄ／ｍ² ）（ｃ）：実施例−３平均輝度７８０（ｃｄ／ｍ² ）（ｄ）：比較例平均輝度６９５（ｃｄ／ｍ² ）

【００３６】表２の測定結果から各測定点の輝度の平均値を求めると、（ａ）の実施例−１では散乱パターンの全光線反射率が７０％で輝度は７３２ｃｄ／ｍ² であり、（ｂ）の実施例−２では、全光線反射率が７８％で輝度は７４０ｃｄ／ｍ² であり、（ｃ）の実施例−３では、全光線反射率が９０％で輝度は７８０ｃｄ／ｍ² であり、（ｄ）の比較例では、全光線反射率が５５％で輝度は６９５ｃｄ／ｍ² である。したがって、光拡散反射物質を含んだ媒体の塗膜によって形成する散乱パターン６の膜厚を増加させて全光線反射率を高くすることで、散乱パターン６内に光線が進入して吸収されることによる損失を少なくすることによって効率が向上する。実施例−３と比較例の平均輝度を比較すると、およそ１０％程度高輝度な面状光源装置が得られた。これら測定結果より、散乱パターン６の膜厚を厚さに深く関わる全光線反射率が６０％以上であれば、従来例と比較して効率の向上が得られることがわかった。

【００３７】

【考案の効果】

以上詳述したような理由により、全光線反射率を６０％以上となるような膜厚を有する散乱パターンを施すことにより、散乱パターンを透過する光線の量が少なくなるので、散乱パターン透過中に散乱パターン内で吸収される光線の量も少なくなることから、損失を小さく抑えることができる。したがって、効率の向上が図れる。また、所望の膜厚を有する散乱パターンの製造は、スクリーン印刷方式等の概設の設備で可能なため、新たな設備投資を行う必要もなく生産を開始でき、かつ、そのための経費を必要としない。そして、生産工程においても、生産工程の変更を要しないので、新しい作業が加わる等の作業者の負担になるようなことはないので、作業面においてもすぐに生産を開始することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる第一の例の面状光源装置の構造
を示す断面図である。

【図２】本考案に係わる面状光源装置内の光線の経路を
示す光路図である。

【図３】本考案に係わる第二の例の面状光源装置の構造
を示す概略図である。

【図４】塗膜の膜厚と損失等の関係を示す表１に基づい
て作成した図表である。

【図５】輝度の測定点を示す正面図である。

【図６】従来の面状光源装置の構造を示す断面図であ
る。

【図７】従来の面状光源装置を構成する散乱パターンを
示す図である。

【図８】従来の面状光源装置の光線の経路を示す光路図
である。

【符号の説明】

１光源ランプ２樹脂基板５裏面６散乱パターン

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】透光性材料からなる樹脂基板の少なくと
も一つ以上の側端面付近に沿って一本または複数本の光
源装置を配置させて構成するサイドライト方式の面状光
源装置において、前記樹脂基板の裏面に光拡散反射物質を含んだ媒体で形
成される散乱パターンを施し、かつ前記散乱パターンの
膜厚は、全光線反射率が６０％以上となる厚さを有する
ように形成したことを特徴とした面状光源装置。