JP3253001B2 - サイドライト型面光源装置 - Google Patents
サイドライト型面光源装置Info
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Description
適用されるサイドライト型面光源装置に関し、特に導光
板の板厚が一次光源より遠ざかるに従って徐々に薄くな
るように形成した指向出射性のサイドライト型面光源装
置に適用するものである。本発明は、このサイドライト
型面光源装置において、入射面の中心線上において、算
術平均粗さRaが0.05〜0.30〔μm〕の範囲内
で、入射面を粗面に形成することにより、光出射面の入
射面近傍に発生する出射光の輝度ムラを低減する。
サイドライト型面光源装置により液晶パネルを照明し、
これにより全体形状を薄型化するようになされている。
陰極管等の棒状光源でなる一次光源を板状部材(すなわ
ち導光板でなる)の側方に配置し、この一次光源より出
射される照明光を導光板の端面より導光板に入射する。
さらにサイドライト型面光源装置は、この照明光を偏向
して、導光板の平面より液晶パネルに向けて出射するよ
うに形成され、これにより全体形状を薄型化できるよう
になされている。
ほぼ均一な板厚により導光板を形成した方式のものと、
一次光源より遠ざかるに従って導光板の板厚を徐々に薄
く形成した形式のものとがあり、後者は、前者に比して
効率良く照明光を出射することができる。
型面光源装置の構成を示す分解斜視図であり、このサイ
ドライト型面光源装置1は、導光板でなる光散乱導光体
2の側方に一次光源3を配置した後、反射シート4、光
散乱導光体2、プリズムシート5を積層して形成され
る。このうち一次光源3は、冷陰極管でなる蛍光ランプ
6の周囲を、断面略半円形形状の反射部材でなるリフレ
クター7で囲って形成され、リフレクター7の開口側よ
り光散乱導光体2の端面に照明光を入射する。
の正反射部材、又は白色PETフィルム等でなるシート
状の乱反射部材により形成される。
で、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)から
なるマトリックス中に、これと屈折率の異なる透光性の
微粒子が一様に混入分散されて形成される。これにより
A−A断面により断面を取って図8に示すように、この
光散乱導光体2は、一次光源3側端面でなる入射面Tよ
り照明光Lを入射し、透光性の微粒子により照明光Lを
散乱させながら、また乱反射部材による反射シート4を
適用した場合は、この反射シート4により一部乱反射さ
せながら、反射シート4側平面とプリズムシート5側平
面(以下出射面と呼ぶ)との間を繰り返し反射させて照
明光Lを伝播する。
する入射角が徐々に低下し、出射面に対して臨界角以下
の成分が出射面より出射される。この出射面より出射さ
れる照明光L1は、照明光Lが光散乱導光体2の内部に
おいて透光性の微粒子により散乱され、また反射シート
4により乱反射して伝播すること等により、散乱光によ
り出射される。しかしながらこの照明光L1は、出射面
に対して伝播方向に傾いて形成された反射シート4側平
面を反射して伝播することにより、矢印Bにより拡大し
て示すように、主たる出射方向が楔形状の先端方向に傾
いて形成される。すなわち出射光L1が指向性を有する
ようになり、これによりサイドライト型面光源装置1
は、指向出射性を有するようになる。
の透光性のシート材で形成され、光散乱導光体2側面に
プリズム面が形成される。このプリズム面は、光散乱導
光体2の入射面Tとほぼ平行に延長する断面三角形形状
の突起が、入射面T側から楔形状の先端方向に、繰り返
されて形成される。これによりプリズムシート5は、こ
の三角形形状の突起の斜面で、出射光L1の主たる出射
方向を出射面の正面方向に補正する。
1では、ほぼ均一な板厚により導光板を形成した方式の
サイドライト型面光源装置に比して、出射光を正面方向
に効率良く出射できるようになされている。
ドライト型面光源装置として、透明部材又は半透明部材
により、楔形形状又は楔形形状に近い形状に導光板を形
成し、この導光板の出射面及び又は裏面に散乱膜等を形
成したものもある。このようなサイドライト型面光源装
置においても、同様に、出射光を正面方向に効率良く出
射できるようになされている。
向出射性を有するサイドライト型面光源装置は、出射面
における入射面近傍において、輝度レベルの高い線状部
分(すなわち輝線と呼ぶ)K(図7)と輝度レベルの低
い帯状部分(すなわち暗帯と呼ぶ)が、入射面と平行
に、一定間隔で発生し(いわゆる映り込みでなる)、出
射光に輝度ムラが発生するという問題がある。
ッジ部より導光板内に入射した照明光に起因する輝線
と、ほぼ入射面の厚さに相当する幅を有し、出射面の平
均輝度よりも更に輝度レベルの低い暗帯とから構成され
ているものであり、この輝度ムラのために、指向出射性
を有するサイドライト型面光源装置では、高品位な面光
源装置を実現することが困難であるという実情があっ
た。
で、出射面における入射面近傍に発生する輝度ムラを低
減することができるサイドライト型面光源装置を提案し
ようとするものである。
め本発明においては、端面より遠ざかるに従って厚さが
薄くなるように形成された板状部材の前記端面から照明
光を入射し、前記照明光を偏向して前記板状部材の出射
面より出射するサイドライト型面光源装置において、前
記端面を粗面により形成し、前記粗面の程度が、前記端
面における前記出射面と平行な中心線上において、算術
平均粗さRa0.05〜0.30〔μm〕の範囲内とな
るようにする。なお、前記算術平均粗さRaは、JIS
B0031−1994の規定による。
面に形成しない場合、端面より入射する照明光は、多く
の成分が小さな入射角度により板状部材に入射する。ま
たこの照明光は、板状部材を伝播しながら板状部材の厚
さが薄くなるに従って出射面に対する入射角度が徐々に
低下し、臨界角以下の成分が出射面より射出される。こ
れにより端面より入射する照明光は、入射面の近傍では
出射光量が少なく(すなわち暗く)、端面より遠ざかる
に従って出射光量が増大する傾向になる。
は、十分な散乱を受けて線状の領域より入射する。これ
によりエッジより入射する照明光は、周期的に輝線を形
成しながら、端面より遠ざかるに従って出射光量が減少
する。
端面より入射する入射光を散乱させることができ、端面
より入射した照明光を、入射面側に偏らせて出射するこ
とができ、入射面側近傍に発生する暗帯部分の輝度レベ
ルを上昇させることができ、その結果として輝度ムラを
目立たなくさせることができる。しかしながらあまりに
粗面に形成すると、入射面近傍の出射面から出射する照
明光量が多くなりすぎてしまい、出射面の全体を見た場
合に光量分布が著しく端面側に集中し、輝度傾斜が知覚
されるようになる。
射面と平行な中心線上において、算術平均粗さRa0.
05〜0.30〔μm〕の範囲内となるようにすること
により、実用上十分に輝度ムラを低減でき、また液晶表
示装置に適用して品位の高い表示画像を表示することが
できる。
発明の実施の形態を詳述する。
ライト型面光源装置に適用される光散乱導光体を入射面
側より見て示す斜視図である。なおこの実施の形態に係
るサイドライト型面光源装置は、この光散乱導光体10
の構造が異なる以外、図7及び図8について上述したサ
イドライト型面光源装置と同一構成でなることから、重
複した説明は省略する。
ット面処理により一様に規定の粗さのマット面(シボ
面)に形成され、これによりこの実施の形態では、入射
面を粗面に形成して輝度ムラを低減する。
光体10を適用したサイドライト型面光源装置につい
て、出射面における輝度分布を測定したところ、何ら入
射面を処理しない場合に比して、出射光の光量分布が入
射面側に偏ることが分かった。なおこの場合、入射面よ
り楔形先端までの長さが約170mmの光散乱導光体1
0を用いて、出射光の指向性を出射面の垂直方向に補正
した状態で、規定の輝度測定装置12を矢印Cで示すよ
うに入射面側より楔形先端に向かって走査し、これによ
り出射光量を測定して輝度分布を判断した。
うに、入射面11を鏡面に形成した場合に輝度レベルの
ピークが発生し(図3(B))、この輝度レベルのピー
クが輝線として観察されることが判った。この輝度レベ
ルのピークは、遮光板により入射面11の上下エッジE
を遮光すると消滅し(図3(C))、これによりサイド
ライト型面光源装置では、入射面11のエッジEにより
散乱された照明光により輝線が発生することがわかっ
た。
置の照明光出射の基本的な原理は、端面より入射する照
明光が板状部材を伝播しながら出射面に対する入射角度
が徐々に低下し、臨界角以下の成分が出射面より射出さ
れることによる。入射面11より入射する照明光は、光
散乱導光体10の内部において散乱されるものの、光散
乱導光体10の延長する方向(すなわち光散乱導光体1
0に対して小さな入射角でなる)に極めて光量分布が大
きくなる。これにより図3(A)において記号L1で示
すように、入射面11より入射する照明光は、入射面1
1を鏡面に形成した場合、入射面より遠ざかるに従って
徐々に光量が増大するようになる。
は、エッジEにより大きく散乱され、入射面11より入
射する照明光に比して、入射角の大きな成分が極めて多
く含まれることになる。これにより光散乱導光体10の
上下側エッジEより入射した照明光は、出射面又は反射
シート側平面に対して臨界角θ以下の成分が殆どを占
め、この多くの成分が直接出射面、又は反射シート側平
面より射出されることになる。
残る成分は、光散乱導光体10の内部を伝播して徐々に
射出されることになる。ここでエッジより入射する照明
光は、上述したように大きく散乱して入射することによ
り、また入射面11より入射する照明光に比して入射角
の範囲が上下半分に限られることにより、ピークを結ぶ
包絡線を記号L2で示すように、入射面11より遠ざか
るに従って射出光量が急激に低下するようになる。さら
にこのとき線状のエッジより入射することにより、ピー
クを形成しながら射出光量が急激に低下するようにな
る。
面11を粗面に形成することで、記号L1で示すよう
に、入射面より入射する照明光の光量分布を入射面側に
偏らせること、すなわち入射面近傍において出射光量を
増大させることができる。またこれにより、記号Dで示
すようにピーク間の輝度レベルの低い領域(暗帯の部
分)について、輝度レベルを全体的に増大させることが
でき、その結果として輝線及び暗帯で形成されている輝
度ムラを目だなくすることができる。
ると、逆に入射面11側から楔型先端に向かう輝度傾斜
が発生する。画像表示用の液晶表示装置に適用する場合
には、この輝度傾斜が大きくなりすぎると表示画像を見
苦しくする。
6に最も近接する、出射面と平行な入射面11の中心線
上において、JIS B0031−1994に規定され
た表面粗さに従った表記により、算術平均粗さRaが
0.05〜0.30〔μm〕の範囲内で入射面11を粗
面に形成すれば、カラー画像表示用の液晶表示装置に適
用して実用上十分に均一な射出光量分布を得ることがで
きた。また算術平均粗さRaを0.05〜0.20〔μ
m〕の範囲に設定すれば、表示画面を注視しても、この
輝度傾斜、輝度ムラをほとんど知覚することが困難なこ
とが判った。
Raが0.40〔μm〕、0.03〔μm〕、0.20
〔μm〕、0.10〔μm〕、0.05〔μm〕、0.
02〔μm〕の6個の光散乱導光体10と、入射面を鏡
面に形成した光散乱導光体10とについて、射出光の光
量分布を測定したところ、図5(A)に示すように、算
術平均粗さRaが0.02〔μm〕のサンプル(NO
6)においては、輝度ピークが残り、顕著な輝度ムラが
発生しているのに対して、算術平均粗さRaが0.05
〔μm〕のサンプル(NO5)においては、暗帯部分の
輝度レベルが上昇し、輝度ムラを目立たなくすることが
できた。なおここでは入射面11より楔形先端までの長
さが170mmの光散乱導光体10を用いて測定した。
さを荒くすると入射面11側の輝度レベルが増大し、図
示してはいないが、算術平均粗さRaが0.40〔μ
m〕のサンプル(NO1)においては、輝度傾斜が大き
くなりすぎて、実用に供することができない状態であっ
た。また、算術平均粗さRaが0.30〔μm〕のサン
プル(NO2)においては、ある程度の大きさの輝度傾
斜が存在したが、実用に供し得る程度のものであった。
乱導光体11により射出光の光量分布を測定した結果を
示し、この場合算術平均粗さRaが0.20〔μm〕の
サンプル(NO3)において、最も輝度傾斜を低減でき
ることが判った。
射面11より臨界角θにより規定される範囲ARについ
ては、出射面側で遮光するようになされている。
り、入射面11における出射面と平行な中心線上におい
て、算術平均粗さRaが0.05〜0.30〔μm〕の
範囲内で入射面を粗面に形成したことにより、入射面よ
り入射する照明光の光量分布を入射面側に偏らせて、出
射面における入射面近傍に発生する輝度ムラを低減させ
ることができると共に、輝度傾斜の発生を有効に回避す
ることができ、これにより出射面全体にわたって輝度レ
ベルの均一な面光源装置とすることができる。
て、出射面の大きさが3〜12インチ、光入射面(端
面)の厚みが2〜5〔mm〕の各種導光板を用いて同様
に検討したところ、光入射面を上記の範囲で粗面に形成
したものは、何れの場合も光入射面近傍の輝度ムラが低
減されており、良好な特性を得ることができた。
により、照明光の入射面を粗面に形成する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、サンドペーパーによ
るブラスト処理、化学エッチング処理により粗面に形成
する場合等、種々の粗面形成手段を広く適用することが
できる。
る光散乱導光体を、断面楔形形状に形成した場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、光散乱導光体の板
厚が光源より遠ざかるに従って薄くなる構成のサイドラ
イト型面光源装置に広く適用することができる。
明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサ
イドライト型面光源装置にも広く適用することができ
る。
乱導光体を適用したサイドライト型面光源装置に本発明
を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、指向出射性を有するサイドライト型面光源装置、す
なわち導光板の板厚が光源より遠ざかるに従って薄くな
る構成のサイドライト型面光源装置に広く適用すること
ができる。
置の面光源装置に本発明を適用した場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置
等のサイドライト型面光源装置に広く適用することがで
きる。
性を有するサイドライト型面光源装置において、端面に
おける出射面と平行な中心線上において、算術平均粗さ
Raが0.05〜0.30〔μm〕の範囲内で端面を粗
面に形成したことにより、この端面より入射する照明光
の出射光量分布を端面側に偏らせて、出射面における入
射面近傍に発生する輝度ムラを低減することができると
共に、輝度傾斜の発生を有効に回避することができ、こ
れにより出射面全体にわたって輝度レベルの均一な面光
源装置を実現することができる。
源装置に適用する光散乱導光体を示す斜視図である。
供する斜視図である。
測定結果を示す図表である。
視図である。
で取って示す断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】端面より遠ざかるに従って厚さが薄くなる
ように形成された板状部材の前記端面から照明光を入射
し、前記照明光を偏向して前記板状部材の出射面より出
射するサイドライト型面光源装置において、 前記端面を粗面により形成し、 前記粗面の程度が、前記端面における前記出射面と平行
な中心線上において、算術平均粗さRa0.05〜0.
30〔μm〕の範囲内となるようにしたことを特徴とす
るサイドライト型面光源装置。なお、前記算術平均粗さ
Raは、JIS B0031−1994の規定による。
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1995
- 1995-12-14 JP JP34697995A patent/JP3253001B2/ja not_active Expired - Fee Related
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