JP3442588B2 - 面光源装置 - Google Patents

面光源装置

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JP3442588B2 JP26067196A JP26067196A JP3442588B2 JP 3442588 B2 JP3442588 B2 JP 3442588B2 JP 26067196 A JP26067196 A JP 26067196A JP 26067196 A JP26067196 A JP 26067196A JP 3442588 B2 JP3442588 B2 JP 3442588B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶バックライト、
照明看板、照明体等の各種面光源装置に用いられる面光
源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の各種面光源に用いられる面光源装
置は、基本的に、透光基板と、該透光基板の入射端面に
並行に設置された1次光源及び透光基板に設けられた入
射光散乱反射構造とにより構成されていた。面光源装置
においては、性能上、十分な輝度と輝度の均一性が必要
とされる。これらの性能を向上させるため、入射光散乱
反射構造において、単一形状部の面積を変化させた形状
の集合体であるドットパターンを形成することがなされ
てきた。
【0003】例えば、特公平7−9515号公報に示さ
れるように、1次光源からの離隔距離や出射光の輝度に
よってドットパターンを透光基板にスクリーン印刷する
ことによって形成されていた。また、この他に、入射光
の進行方向または入射光と直交する方向にV字型溝を有
する入射光散乱反射構造やスクリーン印刷の代わりに、
円形、多角形形状の凹凸面(以下、粗面)で構成される
入射光散乱反射構造も用いられていた。(特開平7−2
8061号) 何れの場合も、光学平面部と粗面部の任意の領域内での
面積比を調整することで、その領域内から出射される出
射光量を調整し、面輝度の均一化を図るものである。
【0004】しかしながら、ドットパターンの粗面部分
と平滑面の面積比を調整することにより、光の散乱反射
量を調整して、透光基板の後面の輝度を均一化しようと
する面光源装置では、散乱反射された光は、光学的平面
である出射面に対して臨界角以下の角度で入射した光の
み出射されることとなるため、照明装置からの入射光が
十分有効に利用されないという問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
十分な輝度を有し、かつ輝度の均一性の高い面光原装置
を提供することを目的としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべく、以下のような構成となっている。請求項1記
載の面光源装置は、薄板状の透光基板(2)と、透光基
板(2)の周縁側より照明光を照射する1次光源(1)
とを有する面光源装置であって、透光基板(2)の前後
面の何れか一方を、凹凸からなる粗面部および光学平面
部から形成し、かつ前記粗面部および前記光学平面部と
の比率を、1次光源(1)から離隔するに従って変化さ
せるようにし、透光基板(2)の他面を均一な凹凸から
なる均一粗面(7)とした面光源装置であって、均一粗
面(7)の表面粗さを、JIS B0601で規定する
算術平均粗さRa(μm)および同じく凹凸の平均間隔
Sm(mm)との比(Ra/Sm)が1.0×10−3
以上6.5×10−3以下とし、且つRa≦0.9(μ
m)としたことを特徴とする。
【0007】請求項2の面光源装置は、方形状の透光基
板(2)と、透光基板(2)の四周中少なくとも一周縁
側より透光基板(2)に照明光を入射する1次光源
(1)と、透光基板(2)の他の周縁および後面を被覆
した反射フィルム(3)とを有する面光源装置であっ
て、透光基板(2)の前後面の何れか一方を、凹凸から
なる粗面部および光学平面部から形成し、かつ前記粗面
部および前記光学平面部との比率を、1次光源(1)か
ら離隔するに従って変化させるようにし、透光基板
(2)の他面を均一な凹凸からなる均一粗面(7)とし
た面光源装置であって、均一粗面(7)の表面粗さを、
JIS B0601で規定する算術平均粗さRa(μ
m)および同じく凹凸の平均間隔Sm(mm)の比(R
a/Sm)で1.0×10−3以上6.5×10−3以下
とし、且つRa≦0.9(μm)としたことを特徴とす
る。このように、構成することにより、粗面部および光
学平面部からなるドットパターンにより、実用上必要な
面内の輝度の均一性が確保され、かつ均一粗面により光
が散乱されることにより、十分な輝度を有する面光源装
置が提供できる。
【0008】さらに、好ましくは、請求項3の面光源装
置のように、請求項1または請求項2のいずれかの面光
源装置において、均一粗面(7)が、JIS B060
1で規定する算術平均粗さRa(μm)および同じく凹
凸の平均間隔Sm(mm)の比(Ra/Sm)で2.0
×10 -3 以上5.0×10 -3 以下としたことを特徴とす
る。
【0009】このような構成とすることにより、さら
に、十分な輝度を保持したまま、輝度の均一性が向上す
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図1及び図2を参照して本
発明の実施の形態を説明する。ここで、図1は本発明の
第1の実施の形態の面光源装置の概略斜視図、図2は面
光源装置のA−A部分断面図である。面光源装置は、図
1に示すように、基本的に、DC電源に接続され、冷陰
極管からなる1次光源1、1次光源1からの照射光を方
形状の四周の一周縁側より、直接入射可能に配設された
透光基板2、透光基板2の1面に被覆された反射フィル
ム3、1次光源1の光を透光基板2に入射させるため1
次光源1の周囲に配設されたリフレクター6とからな
る。ここで、透光基板2の反射フィルム3の被覆面と反
対側の面を出射面4、1次光源と対向する面を入射面5
とする。なお、本実施の形態においては、1次光源1
は、四周の一周縁側からのみ入射光を入射するようにし
ているが、透光基板2の大きさ、用途により、他の周縁
側にも1または複数個配設するようにしても良い。
【0011】透光基板2は、例えば、ポリメタアクリル
酸メチル(PMMA)、ポリカーボネイト(PC)等の
透明樹脂からなり、屈折率は、ほぼ1.4〜1.6程度で
あり、出射面に対し臨界角より大きい入射角で入射した
光は透光基板及び空気界面との間で反射され、出射面4
からは出射しない。このため、透光基板2において、出
射面4より、さらに、光を出射させるために、出射面4
及びその反対面の少なくとも一方を均一な凹凸からなる
均一粗面7に形成している。粗面化することにより、入
射光が粗面の角部において散乱し、ある角度分布幅を有
した光となるため、出射面4に対して入射する光の角度
が多様に変化するので、出射面の臨界角より小さい入射
角で出射面4に入射する光線が増加する。従って、単
に、光学平面の出射面4より透光基板2の外に出射され
る場合に比べて、出射される割合が高くなるため、さら
に、出射面4が光輝されて十分な輝度が得られる。
【0012】また、透光基板2の後面は、輝度を均一化
するため、粗面部と平滑面からなる光学平面部を組み合
わせたドットパターンが形成されている。ここで、ドッ
トパターンとは、平面形状が真円形または楕円形の円形
状、正方形または長方形の方形形状等の単一形状部が一
定の規則に従い並列している集合体をいう。ドットパタ
ーンの平面部では光を反射し、粗面部では、光を散乱さ
せる性質により、任意の領域内の平面部/粗面部の面積
比を透光基板2の位置または1次光源1からの距離に従
って変化させることで、面内の輝度の均一性を図るよう
にしている。具体的には、1次光源1からの距離が隔離
するに従って、1次光源1からの照射光量が少なくなる
ので、単一形状部の面積が大きくなるように配列するよ
うにしている。
【0013】ところで、一般に、透光基板2上のドット
パターンにより形成される粗面部の形状は、入射光を散
乱させるのに十分な表面粗さを有していることが必要で
ある。このためには、粗面部の表面粗さは、JIS B
0601で規定されるパラメータである十点平均粗さR
zで1μm以上であることが好ましい。本発明では、図
2で示すように、透光基板2の出射面4、その反対面の
何れか一方の面を均一粗面7としたものである。ここ
で、均一粗面7は、JIS B0601で規定される表
面粗さを示すパラメータである算術平均粗さRa(μ
m)、および凹凸の平均間隔Sm(mm)の比Ra/S
mで定義される。そして、Ra/Smの範囲は、好まし
くは、1.0×10−3から6.5×10−3、さらに好
ましくは、2.0×10−3から5.0×10−3の範囲
である。さらに、Ra≦0.9μmである。ここで、R
aとは、JIS B0601で規定される表面粗さを示
すパラメータの1つで、粗さ曲線からその平均線の方向
に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線の
方向にX軸を、縦倍率の方向にY軸を取り、粗さ曲線を
y=f(x)と表したときに、次式で求められる値をμ
メートル(μm)であらわしたものをいう。
【0014】
【数1】
【0015】Smは、JIS B0601で規定される
表面状態を示すパラメータで、粗さ曲線からその平均線
方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分におい
て、1つの山と隣りあう1つの谷に対応する平均線の長
さの和(以下、凹凸の間隔)を求め、この多数の凹凸の
間隔の算術平均値をミリメートル(mm)で表したもの
をいう。
【0016】
【数2】
【0017】Ra/Smの値が6.5×10 -3 より大き
いと、出射率は十分得られるが、1次光源1の近傍で出
射する光量が大きくなりすぎ、面内の輝度を均一化する
のが困難である。また、1.0×10 -3 未満では、高輝
度が得られない。なお、ここでいう出射率とは、透光基
板2の任意の場所における微小領域に入射してくる光の
光量又は輝度に対し、その微小領域の出射面から入射光
散乱反射構造によって散乱反射され出射面から出射され
る光の光量または輝度の割合として定義される。出射率
が大きいとその領域から出射される光が多く、その領域
の隣の領域に入射する光が少ないことを意味する。
【0018】Ra/Smを規定した粗面の作成方法は、
本発明で特に限定するものではないが、エッチング等の
薬剤処理、サンドブラスト、マシーニング加工等の機械
加工で粗面を形成することができ、これらの加工条件を
変えることでRa/Smの異なる粗面を形成することが
できる。このように、本発明の面光源装置では、Ra/
Smで規定された均一粗面7を一方の面に形成し、ドッ
トパターンからなる入射光散乱反射構造を他方の面に配
設するようにしたので、面内の輝度が十分に高くかつ輝
度が均一となる。
【0019】
【実施例】本発明の面光源装置を以下の実施例により、
具体的に説明する。まず、JIS B0601で規定す
る算術平均粗さRa(μm)および同じく凹凸の平均間
隔Sm(mm)との比(Ra/Sm)を変えた粗面の形
成は以下のように行う。
【0020】金属板の表面を研磨したSUS304板の
片面にガラスビーズ、アルミナ粒子等の粒子を吹き付け
て、表面を一様に粗面加工した。これとは別に、金属板
表面を#800に研磨したSUS304の鏡面板にエッ
チング法によりドットパターンを作成した。次に透光基
板2を作成する。透光基板2は、厚さ3mmのポリメタ
アクリル酸メチル(PMMA)板255mm×205m
mを2種類の金属板の間に挟み、熱プレスによりレプリ
カを作成した。作成した透光基板2は、表面粗さ計(東
洋精密(株)製 Surfcom)を用いて、Ra及び
Smを測定した。
【0021】作成したレプリカを加工して、透光基板2
とした上で、冷陰極管である1次光源1、冷陰極管に巻
き付けたリフレクター6及び反射フィルム3を配設する
ことにより面光源装置を作成した。面光源装置の輝度の
測定は、輝度計((株)トプコム製BM−7)を用い、
面光源装置の複数点において輝度を測定し、その算術平
均値を平均輝度として測定し、以下の表に示す結果を得
た。なお、一方の面はドットパターンを有し、他方の面
は平滑とする比較例1を1.0の基準値として、それに
対する平均輝度比を算出するようにした。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明のように、薄板状の透光基板
(2)と、透光基板(2)の周縁側より照明光を照射す
る1次光源(1)とを有する面光源装置であって、透光
基板(2)の前後面の何れか一方を、凹凸からなる粗面
部および光学平面部から形成し、かつ前記粗面部および
前記光学平面部との比率を、1次光源(1)から離隔す
るに従って変化させるようにし、透光基板(2)の他面
を均一な凹凸からなる均一粗面(7)とした面光源装置
であって、前記均一粗面(7)が、JIS B0601
で規定する算術平均粗さRa(μm)および同じく凹凸
の平均間隔Sm(mm)との比(Ra/Sm)が1.0
×10−3以上6.5×10−3以下とし、且つRa≦
0.9(μm)とした構成とすることにより、ドットパ
ターンにより、実用上必要な面内の輝度の均一性が確保
され、かつ均一粗面により光が散乱されることにより、
十分な輝度を有する面光源装置が提供できるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の概略斜視図であ
る。
【図2】図1のA−A断面図である。
【符号の説明】
1 1次光源 2 透光基板 3 反射フィルム 4 出射面 5 入射面 6 リフレクター 7 均一粗面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出羽 重邦 東京都中央区日本橋室町四丁目1番5号 油化電子株式会社内 (72)発明者 黒川 国彦 東京都中央区日本橋室町四丁目1番5号 油化電子株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−194219(JP,A) 特開 平7−181330(JP,A) 特開 平6−258504(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/00 F21V 8/00 G02F 1/1335 - 1/13363 G09F 9/00 G09F 13/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄板状の透光基板(2)と、透光基板
    (2)の周縁側より照明光を照射する1次光源(1)と
    を有する面光源装置であって、 透光基板(2)の前後面の何れか一方を、凹凸からなる
    粗面部および光学平面部から形成し、かつ前記粗面部お
    よび前記光学平面部との比率を、1次光源(1)から離
    隔するに従って変化させるようにし、 透光基板(2)の他面を均一な凹凸からなる均一粗面
    (7)とした面光源装置であって、 均一粗面(7)の表面粗さを、JIS B0601で規
    定する算術平均粗さRa(μm)および同じく凹凸の平
    均間隔Sm(mm)との比(Ra/Sm)が1.0×1
    −3以上6.5×10−3以下とし、且つRa≦0.
    9(μm)としたことを特徴とする面光源装置。
  2. 【請求項2】 方形状の透光基板(2)と、透光基板
    (2)の四周中少なくとも一周縁側より透光基板(2)
    に照明光を入射する1次光源(1)と、透光基板(2)
    の他の周縁および後面を被覆した反射フィルム(3)と
    を有する面光源装置であって、 透光基板(2)の前後面の何れか一方を、凹凸からなる
    粗面部および光学平面部から形成し、かつ前記粗面部お
    よび前記光学平面部との比率を、1次光源(1)から離
    隔するに従って変化させるようにし、 透光基板(2)の他面を均一な凹凸からなる均一粗面
    (7)とした面光源装置であって、 均一粗面(7)の表面粗さを、JIS B0601で規
    定する算術平均粗さRa(μm)および同じく凹凸の平
    均間隔Sm(mm)の比(Ra/Sm)で1.0×10
    −3以上6.5×10−3以下とし、且つRa≦0.9
    (μm)としたことを特徴とする面光源装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれかの面
    光源装置において、 均一粗面(7)の表面粗さを、JIS B0601で規
    定する算術平均粗さRa(μm)および同じく凹凸の平
    均間隔Sm(mm)の比(Ra/Sm)で2.0×10
    −3以上5.0×10−3以下としたことを特徴とする
    面光源装置。
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