JP3286932B2 - サイドライト型面光源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置等に
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、照明光の入射面を、端部側程、
例えば粗面に形成することにより、出射光の輝度ムラを
低減する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば液晶表示装置においては、
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。

【０００３】すなわちサイドライト型面光源装置は、冷
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。

【０００４】このようなサイドライト型面光源装置は、
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。

【０００５】すなわち図４は、この後者のサイドライト
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、冷陰極管等でなる蛍光ラン
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。

【０００６】反射シート４は、金属箔等でなるシート状
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。

【０００７】光散乱導光体２は、楔型断面形状の導光板
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５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。

【０００８】この伝播の際に、照明光Ｌは、出射面に対
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、散乱光とし
て出射される。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。

【０００９】プリズムシート５は、ポリカーボネート等
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。

【００１０】これによりこのサイドライト型面光源装置
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。

【００１１】なお、このように指向出射性を有するサイ
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。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで蛍光ランプ６
においては、両端に電極６ａ及び６ｂが形成され、また
これら電極６ａ及び６ｂの近傍においては、管内に蛍光
体が塗布されていない領域が形成される。従って蛍光ラ
ンプ６においては、両端近傍に照明光Ｌが出射されない
領域が形成される。

【００１３】これによりこの種のサイドライト型面光源
装置では、光散乱導光体２の蛍光ランプ６の長手方向の
長さＨを、この蛍光ランプ６の長さにまで拡大すると、
記号Ｘで示すように、入射面側端部で、出射光の光量が
低下し、輝度ムラが発生する問題があった。

【００１４】この輝度ムラを有効に回避することができ
れば、サイドライト型面光源装置では、光散乱導光体２
の蛍光ランプ６の長手方向の長さＨを、蛍光ランプ６の
長さにまで拡大して、出射面の大きさを拡大することが
できる。従って液晶表示装置に適用して、表示パネルの
形状を拡大することができる。

【００１５】またこれとは逆に、規定の大きさにより出
射面を形成する場合に、従来に比して長さの短い蛍光ラ
ンプを適用でき、その分全体形状を小型化することがで
きる。従って液晶表示装置に適用して、全体形状を小型
化することができる。

【００１６】この問題を解決する１つの方法として、例
えば特開平５−８８１６８号公報に開示されているよう
に、照明光光量の最も大きい領域でなる、入射面、中央
部分を粗面に形成する方法が考えられる。ところがこの
特開平５−８８１６８号公報に開示の手法は、ほぼ均一
な板厚により導光板を形成したサイドライト型面光源装
置については、輝度ムラを低減できるものの、指向出射
性を有するサイドライト型面光源装置に適用すると、却
って輝度ムラが増大することがわかった。

【００１７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、指向出射性を有するサイドライト型面光源装置にお
いて、導光板の長さを一次光源の長さにまで拡大して、
輝度ムラを有効に回避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。

【００１８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１の発明においては、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
より入射した照明光を偏向して、前記板状部材の一面よ
り出射するサイドライト型面光源装置において、前記端
面より入射する前記入射光が、その入射の際に前記端面
の両端部ほど散乱するようにする。

【００１９】また請求項２の発明においては、請求項１
の構成において、前記端面を、端部に向かう程粗面に形
成して、前記端面より入射する前記入射光が、前記端面
の両端部ほど散乱するようにする。

【００２０】また請求項３の発明においては、請求項１
の構成において、前記端面の入射面側に拡散板を配置し
て、前記端面より入射する前記入射光が、前記端面の両
端部ほど散乱するようにする。

【００２１】これらの手段により、入射光を散乱させれ
ば、入射面側に光量分布を偏らせることができる。これ
により端面より入射する入射光が、この端面の両端部ほ
ど散乱するように入射して、端面側端部で低下する輝度
を向上して、輝度ムラを低減することができる。

【００２２】このとき先の端面を、端部に向かう程粗面
に形成して、端面より入射する入射光が、この端面の両
端部ほど散乱するように入射させることができる。

【００２３】またこれに代えて、先の端面の入射面側に
拡散板を配置して、この端面より入射する入射光が、こ
の端面の両端部ほど散乱するように入射させることがで
きる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００２５】図１は、本発明の実施の形態に係るサイド
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
の構成が異なる以外、図４及び図５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。

【００２６】このサイドライト型面光源装置において、
光散乱導光体１０は、蛍光ランプの長手方向の長さＨ
が、蛍光ランプの長さと等しく形成され、これにより従
来構成のサイドライト型面光源装置に比して、蛍光ラン
プの長さに対する出射面の大きさを拡大するようになさ
れている。

【００２７】この光散乱導光体１０は、入射面１１がマ
ット面処理によりマット面（シボ面）に形成され、端部
に向かって二次関数的にこのマット面の粗さが粗くなる
ように形成される。これによりこの実施の形態では、輝
度ムラを有効に回避できるようになされている。

【００２８】すなわち図２及び図３に示すように、この
光散乱導光体１０を適用したサイドライト型面光源装置
について、端部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６８ｍｍ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。

【００２９】すなわちこのような指向出射性のサイドラ
イト型面光源装置においては、入射面より入射した出射
光が、光散乱導光体２の内部において透光性の微粒子に
より散乱されて、また反射シート４により乱反射して伝
播することにより、出射面に対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。従って入射面を粗面に形成すると、等価的に、
入射面側において、臨界角以下で出射面に入射する照明
光成分を増大させることができる。これによりこのよう
に入射面を粗面にして、入射面側の光量を増大でき、そ
の分楔型形状の先端側で光量を減少させることができ
る。

【００３０】ところで入射面を極端に粗面にすると、出
射光の光量分布が入射面側に偏りすぎ、却って輝度ムラ
が発生する。すなわち入射面側に比して、楔型形状の先
端側で光量が低下することになる。また照明光Ｌを効率
よく入射できなくなる。これに対して入射面１１を一様
に粗面に形成すると、蛍光ランプの長手方向、中央部分
については、入射面側の出射光量が極端に増大する。こ
れによりこの実施の形態では、規定範囲内で、端部に向
かってこのマット面の粗さが粗くなるように形成して、
輝度ムラを有効に回避できる。

【００３１】実際上、マット面を種々の粗さに形成して
測定した結果によれば、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Ｒａ０．１０〜０．５０〔μｍ〕、十点平均粗さＲｚ
１．００〜２．００〔μｍ〕の範囲で端部に向かってこ
のマット面の粗さが粗くなるように形成して、実用上十
分な範囲で輝度ムラを回避できることが分かった。因み
に、図３に示す測定結果は、入射面１１、中央部分をほ
ぼ鏡面に形成し、これに対応するように、上述した範囲
で、端部程、粗面に形成した場合である。

【００３２】以上の構成によれば、マット面処理によ
り、照明光の入射面を、端部程、粗面に形成したことに
より、端部において、照明光の光量分布を入射面側に偏
らせることができる。これによりこの実施の形態では、
輝度ムラを有効に回避することができる。

【００３３】なお上述の実施の形態では、マット面処理
により、照明光の入射面を、端部程、粗面に形成した場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、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、さらには点、ヘアーライン等の種
々の形状の点刻、線刻を形成して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。

【００３４】また上述の実施の形態では、端部に向かっ
て二次関数的に粗さを増大させる場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、実用上十分な範囲で一次関
数的に、さらには、段階的に粗さを増大させても良い。

【００３５】また上述の実施の形態では、照明光の入射
面を、端部程、粗面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、要は、端部に入射する入射光
程、散乱光にして入射すればよく、入射面側に光散乱シ
ートを配置して、入射面の両端部ほど散乱させてもよ
い。

【００３６】さらに上述の実施の形態では、導光板でな
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。

【００３７】また上述の実施の形態では、一端面より照
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。

【００３８】また上述の実施の形態では、導光板に光散
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。

【００３９】さらに上述の実施の形態では、液晶表示装
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。

【００４０】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、指向出射
性を有するサイドライト型面光源装置において、端面よ
り入射する入射光が、端面の両端部ほど散乱するように
入射させることにより、両端部における出射光光量分布
を入射面側に偏らせることができ、これにより出射光の
輝度ムラを有効に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るサイドライト型面光
源装置に適用する光散乱導光体を示す斜視図である。

【図２】図１の光散乱導光体の輝度分布の測定の説明に
供する斜視図である。

【図３】図２の測定結果を示す特性曲線図である。

【図４】従来のサイドライト型面光源装置を示す分解斜
視図である。

【図５】図４のサイドライト型面光源装置をＡ−Ａ断面
で取って示す断面図である。

【符号の説明】

１ サイドライト型面光源装置 ２、１０ 光散乱導光体 ３ 一次光源 ４ 反射シート ５ プリズムシート ６ 蛍光ランプ ７ リフレクター １１、Ｔ 入射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−317796（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−281541（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−327828（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13357 G02F 1/1335

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
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より入射した照明
   光を偏向して、前記板状部材の一面より出射するサイド
   ライト型面光源装置において、 前記端面より入射する前記入射光が、その入射の際に前
   記端面の両端部ほど散乱す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。
2. 【請求項２】前記端面を、端部に向かう程粗面に形成し
   て、前記端面より入射する前記入射光が、前記端面の両
   端部ほど散乱するようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載のサイドライト型面光源装置。
3. 【請求項３】前記端面の入射面側に拡散板を配置して、
   前記端面より入射する前記入射光が、前記端面の両端部
   ほど散乱するようにしたことを特徴とする請求項１に記
   載のサイドライト型面光源装置。