JP3120406B2 - 面発光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄型軽量のラップトッ
プパソコン、ワープロ、液晶ＴＶのバックライトなどに
利用されるエッジライト方式の面発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、透明な導光板の側面に線光源
が配置され、導光板の裏面に線光源からの光を均一に配
分するための光散乱反射部がグラデーションパターンに
設けられたエッジライト方式の面発光装置が、液晶表示
装置のバックライトなどとして用いられている。エッジ
ライト方式の面発光装置では、光をより効率よく利用す
るために、導光板の光散乱反射部の設けられた面に裏面
反射板を配置したり、線光源の導光板と反対側の面を覆
うように光源反射板を配置することが行われている。ま
た、導光板表面における輝度分布をより均一にするため
に、導光板の表面に光拡散板を配置することも行われて
いる。

【０００３】ところで、面発光装置は、その前面に配置
される液晶表示モジュールの有効表示領域９を背後から
確実に照らすために使用するので、光散乱反射部形成領
域４を有効表示領域９と同等以上の大きさに形成しなけ
ればならないと考えられ、通常は、表示画面を斜めから
見たときにも充分な輝度が得られるよう、あるいは有効
表示領域９との見当ずれを考慮して光散乱反射部形成領
域４を有効表示領域９より数mmくらい大きくしていた。
すなわち、まず第一に光散乱反射部形成領域４の最小範
囲を決め、その前提の上で可能なかぎり均一な発光にな
るように光散乱反射部３のグラデーションパターンを決
定していた。

【０００４】しかし、光散乱反射部形成領域４を有効表
示領域９と同等以上の大きさに形成した面発光装置に
は、光源反射板５や裏面反射板７、光拡散板６が有効表
示領域９より線光源２側で両面テープなどの透明接着層
８によって導光板１と接着していたため、次のような問
題があった。すなわち、線光源２から照射された光が導
光板１に接着している透明接着層８に当たると、散乱反
射してそのうちの一部の光が導光板１表面の透明接着層
８より導光板１中央側に出光した。しかも、ワープロ、
パソコンなどの小型化に伴い、導光板１の外形寸法を有
効表示領域９の寸法に近づけるという技術的要求を満た
す必要があった。これらの結果、上記面発光装置の有効
表示領域９内の線光源２側においては、光散乱反射部３
によってあるいは直接出光した光にさらに透明接着層８
によって出光した光が加わって異常に高い輝度を示し
（図５参照）、線光源２の管軸方向に沿った線状の輝度
ムラ１０となった（図６参照）。

【０００５】そこで、輝度ムラ１０を解消するため、導
光板１に直接設けられる透明接着層８の代わりに黒色接
着層１１を形成することが考えられた。黒色接着層１１
は光を吸収するため、線光源２から照射された光を散乱
反射して導光板１表面より出光させることがない。した
がって、導光板１の外形寸法を有効表示領域９の寸法に
近づけたとしても、上記面発光装置の有効表示領域９内
の線光源２側においては光散乱反射部３によってあるい
は直接出光した光のみが存在し、輝度ムラ１０が発生し
ない（図７参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、黒色接着層１
１を形成した面発光装置も、線光源２から光透明接着層
８に照射された光はその一部が導光板１の奥へ導かれる
のに対し、黒色接着層１１に照射された光はほとんど吸
収されてしまう。このため、黒色接着層１１を使用した
面発光装置は、輝度が全体的に低下するという欠点があ
った。

【０００７】つまり、光源反射板５や裏面反射板７、光
拡散板６を接着するのに透明接着層８を使用すれば面発
光装置全体の輝度は充分だが輝度ムラが発生し、黒色接
着層１１を使用すれば均一な発光は得られるが面発光装
置全体の輝度は低下した。

【０００８】したがって、本発明の目的は、導光板１の
外形寸法をできるだけ有効表示領域９の寸法に近づけ、
かつ、均一で高輝度の面発光装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の面発光装置は、有効表示領域より大きい外
形寸法を有する透明な導光板の側面に線光源が配置さ
れ、導光板の裏面に光散乱反射部が設けられ、導光板の
光散乱反射部の設けられた面に裏面反射板が配置され、
導光板と裏面反射板とが有効表示領域より線光源側で透
明接着層によって直接接着しており、かつ有効表示領域
の線光源側境界が導光板の線光源を配置した側面から近
い面発光装置において、光散乱反射部形成領域の線光源
側境界が有効表示領域の線光源側境界より導光板中央側
に存在するように構成した。

【００１０】また、本発明の面発光装置は、有効表示領
域より大きい外形寸法を有する透明な導光板の側面に線
光源が配置され、導光板の裏面に光散乱反射部が設けら
れ、導光板の表面に光拡散板が配置され、導光板と光拡
散板とが有効表示領域より線光源側で透明接着層によっ
て直接接着しており、かつ有効表示領域の線光源側境界
が導光板の線光源を配置した側面から近い面発光装置に
おいて、光散乱反射部形成領域の線光源側境界が有効表
示領域の線光源側境界より導光板中央側に存在するよう
に構成した。

【００１１】また、本発明の面発光装置は、有効表示領
域より大きい外形寸法を有する透明な導光板の側面に線
光源が配置され、導光板の裏面に光散乱反射部が設けら
れ、線光源の導光板と反対側の表面を覆うように光源反
射板が配置され、導光板と光源反射板とが有効表示領域
より線光源側で透明接着層によって直接接着しており、
かつ有効表示領域の線光源側境界が導光板の線光源を配
置した側面から近い面発光装置において、光散乱反射部
形成領域の線光源側境界が有効表示領域の線光源側境界
より導光板中央側に存在するように構成した。

【００１２】さらに、上記各構成において、本発明の面
発光装置は、光散乱反射部形成領域の線光源側境界と有
効表示領域の線光源側境界との距離を、導光板の線光源
側における板厚の10〜100％とするように構成した。

【００１３】以下に、図を参照しながら本発明の面発光
装置の実施例について詳細に説明する。

【００１４】図１〜図４は本発明に係る面発光装置の一
実施例を示す断面図である。１は導光板、２は線光源、
３は光散乱反射部、４は光散乱反射部形成領域、５は光
源反射板、６は光拡散板、７は裏面反射板、８は透明接
着層、９は有効表示領域をそれぞれ示す。

【００１５】図１に示される面発光装置は、有効表示領
域９より大きい外形寸法を有する透明な導光板１の側面
に線光源２が配置されている。

【００１６】導光板１としては、厚さ1.5〜30mm程度の
矩形板材が好ましい。なお、導光板１の厚さは線光源２
から遠ざかるにつれて薄くなるようにしてもよい。導光
板１の材料としては、光を効率よく通過させる物質であ
ればとくに限定されず、たとえば、アクリル、ポリカー
ボネート、ポリスチレン、アクリルスチレン、ポリ塩化
ビニルなどの樹脂、あるいはガラスなどを使用すること
ができる。また、導光板１の全側面は平滑面に仕上げる
のが好ましい。また、有効表示領域９の線光源２側境界
は、導光板１の線光源２を配置した側面から近いところ
に存在する。この側面から近い距離とは、具体的にいう
と導光板１の線光源２を配置した側面から１〜８mmの距
離である。この距離が８mmを越えると線光源２からの光
量の減衰が大きくなり輝度が低下し、またワープロ、パ
ソコンなどの小型化を果たせず、１mmに満たないと光源
反射板５や裏面反射板７、光拡散板６を導光板１と接着
させるだけのスペースがなくなる。

【００１７】線光源２は、導光板１の少なくとも１側面
に配置される。線光源２としては、直径２〜３mmの熱陰
極線管や冷陰極線管などの陰極線管を用いる。また、線
光源２の形状は、真っ直ぐなもの、隣接する二側面にわ
たるＬ字状のもの、隣接する三側面にわたるコ字状のも
のを使用できる。

【００１８】導光板１の裏面には、光散乱反射部３が形
成されている。光散乱反射部３は、線光源２より導光板
１内に導かれた光を散乱反射し、その一部を導光板１の
表面側に向かわせるものであり、面積率を線光源２側よ
り線光源２から離れた箇所で大きくすることにより光を
均一に配分する。光散乱反射部３の面積率を変化させる
には、光散乱反射部３を任意の形状のドットで構成し、
ドットの大きさを変えたり、位置によってドットの数を
変えることによって行う。ドットの形状は特に限定され
ることなく、ラウンドドット、スクエアドット、チェー
ンドットなど任意形状でよい。また、ドットのかわりに
ストライプ状に形成してもよい。光散乱反射部３の形成
方法としては、マットインキを用いたスクリーン印刷な
どの印刷法や転写法、また導光板１裏面に凹凸をつけた
ものなどがある。マットインキとしては、導光板１とほ
ぼ同じかそれ以下の屈折率を有する炭酸カルシウムやシ
リカなどの粒子状透明物質を含有するインキを用いれ
ば、より光拡散性を向上させることができる。

【００１９】また、本発明においては、光散乱反射部３
を、光散乱反射部形成領域４の線光源２側境界が有効表
示領域９の線光源２側境界より導光板１中央側に存在す
るように形成する。つまり、有効表示領域９の線光源２
側境界と光散乱反射部形成領域４の線光源２側境界との
間においては、光散乱反射部３での散乱反射によって導
光板１表面に出光する光がほとんどなくなるようにす
る。光散乱反射部形成領域４の線光源２側境界と有効表
示領域９の線光源２側境界との距離は、有効表示領域９
と導光板１との位置関係や後述する透明接着層８の幅な
どの条件に応じて、導光板１の線光源２側における板厚
の10〜100％の範囲で適宜決定すればよく、たとえば、
導光板１の線光源２側材厚が４mmの場合、0.4〜４mmが
好ましい。

【００２０】導光板１の光散乱反射部３の設けられた面
には裏面反射板７が配置され、導光板１と裏面反射板７
とが有効表示領域９より線光源２側で透明接着層８によ
って直接接着している。

【００２１】裏面反射板７は、光散乱反射部３において
導光板１内に戻れなかった光を導光板１側に反射して光
を効率よく利用できるようにするものである。裏面反射
板７の材料としては、たとえば、次のようなものが好ま
しい。（１）樹脂中に白色顔料を混入したフィルムまた
は板。（２）白色塗装あるいは白色印刷したアルミニウ
ム板。（３）鏡面を呈した金属板やアルミニウムなどの
金属箔、あるいはアルミニウムや銀などの金属蒸着を施
したフィルムや板。

【００２２】透明接着層８としては、両面テープ、ある
いは接着剤、粘着剤、固着剤などをスクリーン印刷した
ものなどを用いる。接着剤としては、ウレタン系、エポ
キシ系などの樹脂がある。粘着剤としては、ゴム系、ア
クリル系、シリコン系などの樹脂がある。固着剤として
は、紫外線硬化性樹脂がある。また、透明接着層８の幅
を２mm以下のような狭い範囲にすることにより、導光板
１の外形寸法を有効表示領域９の寸法に近づけることが
できる。

【００２３】以上、図１に示す面発光装置について説明
したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、裏面
反射板７を導光板１に直接接着する代わりに、導光板１
の表面に光拡散板６を配置し、導光板１と光拡散板６と
を有効表示領域９より線光源２側で透明接着層８によっ
て接着してもよい（図２参照）。

【００２４】光拡散板６は、導光板１の表面より出光し
た光を拡散させ、輝度分布をなめらかにするためのもの
である。この光拡散板６の材料としては、たとえば、次
のようなものが好ましい。（１）光拡散物質がコーティ
ングされたフィルムまたは板。（２）自ら光拡散性を有
するフィルムまたは板。（３）乳白色の樹脂フィルムま
たは板。なお、光拡散板６は、導光板１に密着するより
も、導光板１との間に間隔を設けて光拡散板６を配置し
た方が、導光板１の内部で全反射が確保され、導光板１
内部でロスが少なく十分に光を反射させることができ
る。また、光拡散板６は、複数層形成してもよい。

【００２５】また、裏面反射板７を導光板１に直接接着
する代わりに、線光源２の導光板１と反対側の表面を覆
うように光源反射板５を配置し、光源反射板５の一端を
有効表示領域９より線光源２側で透明接着層８によって
導光板１表面に直接接着し、他端を有効表示領域９より
線光源２側で透明接着層８によって導光板１裏面に接着
してもよい（図３参照）。

【００２６】光源反射板５は、線光源２の導光板１と反
対側の面からの光を導光板１側に反射させ、光を効率よ
く利用できるようにするものである。光源反射板５の材
料としては裏面反射板７と同様のものを用いるとよい。
なお、線光源２と光源反射板５との距離は、間にスペー
サーを介在させるなどして均一に保つとよい。

【００２７】また、本発明の面発光装置は、光源反射板
５、光拡散板６、裏面反射板７から二以上を選択して使
用してもよい。たとえば、図４に示す面発光装置は、導
光板１の光散乱反射部３の設けられた面に裏面反射板７
を配置し、導光板１と裏面反射板７とを有効表示領域９
より線光源２側で透明接着層８によって直接接着してい
る。そして、線光源２の導光板１と反対側の表面を覆う
ように光源反射板５を配置し、光源反射板５の一端を有
効表示領域９より線光源２側で透明接着層８によって導
光板１表面に直接接着し、他端を有効表示領域９より線
光源２側で透明接着層８によって上記裏面反射板５を介
して導光板１裏面に接着している。さらに、導光板１の
表面には光拡散板６が配置され、導光板１と光拡散板６
とを有効表示領域９より線光源２側で透明接着層８によ
って上記光源反射板５を介して接着している。

【００２８】なお、光源反射板５、光拡散板６、裏面反
射板７から二以上を選択して面発光装置に使用する場合
には、選択されたもののうち少なくとも１つが導光板１
に直接接着されていればよい。また、光源反射板５、光
拡散板６、裏面反射板７から二以上を選択して面発光装
置に使用したもののうち導光板１に直接接着しないもの
については、配置だけして接着しなくてもよい。

【００２９】

【作用】本発明の面発光装置は、上記の構成よりなるか
ら、以下のような作用を有する。

【００３０】すなわち、線光源から透明接着層に照射さ
れた光は、透明接着層において散乱反射し、その一部が
導光板表面の透明接着層より導光板中央側より出光す
る。しかし、本発明の面発光装置は、光散乱反射部形成
領域の線光源側境界が有効表示領域の線光源側境界より
導光板中央側に存在するので、有効表示領域の線光源側
境界と光散乱反射部形成領域の線光源側境界との間にお
いては、光散乱反射部での散乱反射によって導光板表面
に出光する光がほとんどない。

【００３１】また、透明接着層で散乱反射した光は、導
光板表面に出光する以外に、その一部が導光板の奥へ導
かれる。

【００３２】

【実施例】縦200mm、横140mm、厚み４mmの透明アクリル
樹脂板を導光板として使用し、導光板の一側面に管長21
0mm、直径３mmの冷陰極線管を線光源として配置した。

【００３３】導光板の裏面には、アクリル樹脂中にシリ
カを含むマットインキを用いて多数のドットをスクリー
ン印刷することにより、線光源側より線光源から離れた
箇所で面積率の大きいグラデーションパターンを有する
光散乱反射部を設けた。このとき、光散乱反射部形成領
域の線光源側境界を、導光板の線光源を配置した側面か
ら４mm離れている有効表示領域の線光源側境界より、さ
らに２mm導光板中央側にした。

【００３４】導光板の光散乱反射部の設けられた面には
白色ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ社製E6
0L）を裏面反射板として配置し、導光板と裏面反射板と
を有効表示領域より線光源側で両面テープからなる透明
接着層によって直接接着した。

【００３５】また、線光源の導光板と反対側の表面を覆
うように銀蒸着フィルム（きもと社製GR38W）からなる
光源反射板を配置し、光源反射板の一端を有効表示領域
より線光源側で両面テープからなる透明接着層によって
導光板表面に直接接着し、光源反射板の他端を有効表示
領域より線光源側で両面テープからなる透明接着層によ
って上記裏面反射板を介して導光板裏面に接着した。

【００３６】さらに、導光板の表面には光拡散物質の塗
布された樹脂フィルム（きもと社製100S）を光拡散板と
して配置し、導光板と光拡散板とを有効表示領域より線
光源側で両面テープからなる透明接着層によって上記光
源反射板を介して接着して面発光装置とした。

【００３７】以上のようにして得られた面発光装置は、
導光板の外形寸法ができるだけ有効表示領域の寸法に近
づき、かつ、均一で高輝度の発光を得ることができるも
のであった。

【００３８】

【発明の効果】本発明の面発光装置は、以上のような構
成および作用からなるので、次の効果が奏される。

【００３９】すなわち、有効表示領域の線光源側境界と
光散乱反射部形成領域の線光源側境界との間において
は、光散乱反射部での散乱反射によって導光板表面に出
光する光がほとんどないので、導光板の外形寸法をでき
るだけ有効表示領域の寸法に近づけても、光散乱反射部
形成領域を有効表示領域と同等以上の大きさに形成した
従来の面発光装置に比べて均一な発光を得ることができ
る。

【００４０】また、透明接着層で散乱反射した光は、導
光板表面に出光する以外に、その一部が導光板の奥へ導
かれるので、黒色接着層を使用した従来の面発光装置に
比べて高輝度の発光を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面発光装置の一実施例を示す断面
図である。

【図２】本発明に係る面発光装置の他の実施例を示す断
面図である。

【図３】本発明に係る面発光装置の他の実施例を示す断
面図である。

【図４】本発明に係る面発光装置の他の実施例を示す断
面図である。

【図５】従来の面発光装置を示す断面図である。

【図６】図２の面発光装置の輝度ムラ状態を示す図であ
る。

【図７】従来の面発光装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 導光板 ２ 線光源 ３ 光散乱反射部 ４ 光散乱反射部形成領域 ５ 光源反射板 ６ 光拡散板 ７ 裏面反射板 ８ 透明接着層 ９ 有効表示領域 １０ 輝度ムラ １１ 黒色接着層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/00 G02F 1/1335

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有効表示領域より大きい外形寸法を有す
   る透明な導光板の側面に線光源が配置され、導光板の裏
   面に光散乱反射部が設けられ、導光板の光散乱反射部の
   設けられた面に裏面反射板が配置され、導光板と裏面反
   射板とが有効表示領域より線光源側で透明接着層によっ
   て直接接着しており、かつ有効表示領域の線光源側境界
   が導光板の線光源を配置した側面から近い面発光装置に
   おいて、光散乱反射部形成領域の線光源側境界が有効表
   示領域の線光源側境界より導光板中央側に存在すること
   を特徴とする面発光装置。
2. 【請求項２】 有効表示領域より大きい外形寸法を有す
   る透明な導光板の側面に線光源が配置され、導光板の裏
   面に光散乱反射部が設けられ、導光板の表面に光拡散板
   が配置され、導光板と光拡散板とが有効表示領域より線
   光源側で透明接着層によって直接接着しており、かつ有
   効表示領域の線光源側境界が導光板の線光源を配置した
   側面から近い面発光装置において、光散乱反射部形成領
   域の線光源側境界が有効表示領域の線光源側境界より導
   光板中央側に存在することを特徴とする面発光装置。
3. 【請求項３】 有効表示領域より大きい外形寸法を有す
   る透明な導光板の側面に線光源が配置され、導光板の裏
   面に光散乱反射部が設けられ、線光源の導光板と反対側
   の表面を覆うように光源反射板が配置され、導光板と光
   源反射板とが有効表示領域より線光源側で透明接着層に
   よって直接接着しており、かつ有効表示領域の線光源側
   境界が導光板の線光源を配置した側面から近い面発光装
   置において、光散乱反射部形成領域の線光源側境界が有
   効表示領域の線光源側境界より導光板中央側に存在する
   ことを特徴とする面発光装置。
4. 【請求項４】 光散乱反射部形成領域の線光源側境界と
   有効表示領域の線光源側境界との距離を、導光板の線光
   源側における板厚の10〜100％とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載の面発光装置。