JP3472510B2 - 面発光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術の分野】本発明は、薄形軽量のラッ
プトップパソコン、ワープロ、ＰＤＡ（Personal digit
al assistant）、モバイルコンピュータ、液晶ＴＶ等の
バックライトなどに好適なエッジライト型の面発光装置
に関し、輝線が発生せず、且つ線光源に直角な方向の輝
度分布において輝度のピーク位置をほぼ導光板中央とす
る表示画面の見やすい面発光装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、エッジライト方式の面発光装
置としては、透明な導光板の側面に線光源を配置し、導
光板の裏面に印刷による微細な多数のドットパターンを
もって構成された光拡散透過部を設けたものがある。た
とえば、特開平5-196940号公報には、透光性材料からな
る導光板１の一側面端部に、これに近接して線状光源を
有し、前記導光板の一方の広い面に光を拡散させる機能
を有する光拡散エレメント（光拡散透過部）を、その光
拡散エレメントの光を拡散させる機能が、導光板の線状
光源側の一側面端部からの距離が大となるにつれて大き
くなるように形成し（図４のＲ１参照）、線状光源部の
反対側の導光板端部近傍に於いてはそれまでと同等であ
るか又は同等以上で、その増加率がそれまでの増加率よ
り小となる部分を持つようにし、かつ線状光源の反対側
の導光板端部面を鏡面反射板又は同フィルムで被覆した
パネル用バックライトが示されている。なお、上記図４
中、横軸は線光源の軸方向に直角な方向における光拡散
透過部上の位置を示し、縦軸は光拡散透過部の面積率を
示す。また、ａは光拡散透過部の線光源側端部を示す。 【０００３】ところが、近年、ＬＣＤパネルの狭額縁化
によって、ＬＣＤパネルの表示領域に対応する導光板の
領域と線光源とが極めて接近するようになった。その結
果、線光源近傍において導光板表面へ至った光の多くは
そのまま出射し、また線光源近傍において導光板裏面に
至った光の多くは一度出射し裏面反射層で反射された後
にやはり導光板表面から出射するため、ＬＣＤパネルの
表示領域内の線光源近傍において異常に高い輝度を示
し、輝線が発生することがあった。 【０００４】そこで、現在、この輝線の発生を防止する
ために、導光板１の表裏面のうち少なくとも一方の面の
線光源２に沿う部分と接するかあるいは対向するように
帯状の光吸収部７を設け、線光源２近傍における光の出
射を抑えることが一般的になっている（図５参照）。そ
して、この輝線防止処理を行なう際には、光吸収部７が
線光源２近傍において裏面反射層５や光拡散層６で散乱
反射されて線光源よりもっと離れた箇所での発光に利用
される光まで吸収してしまうため、この輝度低下分を補
うように導光板１内の光を表面から出射させることが必
要となり、光拡散透過部４の線光源２側の面積率を全体
的に大きくすることが行なわれている（図４のＲ２参
照）。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、光吸収部７を
形成した上記面発光装置について線光源に直角な方向の
輝度分布を調べると、輝線の問題は解消しているもの
の、図６に示すように、輝度のピーク位置ｃが導光板１
の中央位置より線光源２側に偏って表れていた。人間の
目で表示画面を見るとき、その輝度のピークは中央に位
置しているのが最も見やすい。なお、図６は一灯タイプ
の面発光装置について輝度分布を表わしたものであり、
横軸は線光源の軸方向に直角な方向における導光板上の
位置を示し、縦軸は輝度を示す。また、ａは導光板上の
光拡散透過部の線光源側端部、ｂはその反対側端部、ｃ
は輝度のピーク位置をそれぞれ示す。 【０００６】したがって、本発明の目的は、上記の問題
を解決し、輝線が発生せず、且つ線光源に直角な方向の
輝度分布において輝度のピーク位置をほぼ導光板中央と
する表示画面の見やすい面発光装置を提供することにあ
る。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、裏面に光拡散透過部を有する透明な導光
板の少なくとも一側面に線光源を配置し、さらに導光板
の裏面側に裏面反射層を配置し、導光板の表面側に光拡
散層を配置し、導光板の表裏面のうち少なくとも一方の
面の線光源に沿う部分と接するかあるいは対向するよう
に帯状の光吸収部を設けた面発光装置において、光拡散
透過部の線光源側の面積率を、その線光源側端部から所
定の箇所までの領域では線光源から遠ざかるにつれて次
第に小さくするとともに、所定の箇所からさらに遠ざか
るにつれて次第に大きくするように構成した。 【０００８】 【０００９】 【発明の実施の形態】以下に、図を参照しながら本発明
に係る面発光装置を詳細に説明する。図１は本発明に係
る面発光装置の一実施例を示す断面図、図２は本発明に
係る面発光装置における光拡散透過部の線光源側の面積
率変化を示す図、図３は本発明に係る面発光装置におけ
る輝度分布を示す図である。図中、１は導光板、２は線
光源、３は側面反射層、４は光拡散透過部、５は裏面反
射層、６は光拡散層、７は光吸収部をそれぞれ示す。 【００１０】図１に示した本発明に係る面発光装置の一
実施例は、裏面に光拡散透過部４を有する透明な導光板
１の一側面に線光源２を配置し、これに対向する他側面
に側面反射層３を配置し、導光板１の裏面側に裏面反射
層５を配置し、導光板１の表面側に光拡散層６を配置
し、導光板１の裏面の線光源２に沿う部分と対向するよ
うに裏面反射層５に帯状の光吸収部７を設けており、光
拡散透過部４の線光源２側の面積率を、光拡散透過部４
の線光源２側端部から所定の箇所までの領域では線光源
２から遠ざかるにつれて次第に小さくするとともに、所
定の箇所からさらに遠ざかるにつれて次第に大きくする
ように構成されている。 【００１１】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
クリルなどの透明樹脂製の矩形板材が用いられる。な
お、導光板１の断面形状は、裏面に線光源２から遠ざか
るにつれて薄くなるような傾斜面部が形成されていても
よいし、厚みの一定な平板状でもよい。また、導光板１
は、湾曲していてもよい。導光板１の厚みは、最も厚い
部分が１mm〜30mm程度のものを用いることができる。 【００１２】線光源２としては、直径1.5mm〜３mmの熱
陰極線管や冷陰極線管などの陰極線管を用いる。なお、
本発明の線光源２は、図１に示した実施例では一側面の
みに線光源２を配置しているが、本発明の線光源２は、
対向する二側面、三側面、四側面に配置してもよい。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。 【００１３】裏面反射層５は、光拡散透過部４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。なお、導
光板１の光拡散透過部４が形成されていない部分におい
ては、導光板１と裏面反射層５との間に隙間が形成され
ることになるので、導光板１に導かれた光の全反射を確
保しロスを少なくすることができる。裏面反射層５の材
質としては、たとえば、樹脂中に白色顔料を混入したフ
ィルムまたは板、白色塗装あるいは白色印刷したアルミ
ニウム板などを用いることができる。また、導光板１お
よび線光源２を収納するケースの内面を白色に塗装また
は印刷して裏面反射層５としてもよい。 【００１４】側面反射層３は、導光板１の側面より出光
して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。側面反射層３の材
料としては、裏面反射層５と同様のものを用いるとよ
い。また、導光板１の側面に白色の反射層をホットスタ
ンプ法により形成して側面反射層３としてもよい。 【００１５】光拡散層６は、導光板１の表面より出射し
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。なお、光拡散層６が導光板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層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。この光拡散層６の材質としては、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。また、
光拡散層６を複数層形成してもよい。 【００１６】光吸収部７は、裏面反射層５の導光板１に
対向する面の線光源２近傍に照射される光を吸収して、
ＬＣＤパネルの表示領域内で異常に高い輝度で出光する
のを防ぐものである。光吸収部７の幅は、通常、0.5mm
〜５mmである。裏面反射層５上に光吸収部７を設ける方
法としては、黒色、グレーなどの光吸収機能を有するイ
ンキを用いたグラビア印刷、オフセット印刷、スクリー
ン印刷などの印刷法や、黒色、グレーなどの光吸収機能
を有するテープを貼付する方法などがある。なお、光吸
収部７は照射される光を完全に吸収する必要はない。ま
た、光吸収部７は、裏面反射層５の一辺全体に亘って設
けてもよいし、部分的に設けてもよい。また、光吸収部
７は、全面ベタで形成してもよいし、線光源２から遠ざ
かるにつれてその面積率が次第に小さくなるようなパタ
ーンで形成してもよい。 【００１７】また、本発明の光吸収部７は、図１に示し
た実施例に限定されるものではない。たとえば、上記の
ように光吸収部７を裏面反射層５に設ける代わりに、導
光板１の表面の線光源２に沿う部分と対向するように光
拡散層６に帯状の光吸収部７を設けてもよい。また、裏
面反射層５と光拡散層６の両方に設けてもよい。なお、
裏面反射層５や光拡散層６に光吸収部７を設ける場合、
その光吸収部７は導光板１と接していてもよい。また、
光吸収部７は、導光板１に前記の印刷法により直接設け
てもよい。さらに、光吸収部７となる印刷層に接着性を
付与し、裏面反射層５や光拡散層６と導光板１とを固定
させてもよい。また、裏面反射層５の長さを線光源２近
傍で短く設定し、導光板１および線光源２を収納するケ
ースに光吸収機能を持つものを用いてケースの露出面を
光吸収部７としてもよい。 【００１８】光拡散透過部４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る。また、光拡散透過部４
は、その面積率を変化させることにより、導光板１表面
に向かう光の量を調節する。光拡散透過部４の面積率を
変化させるには、光拡散透過部４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。あるいは、ス
トライプ状に形成してもよい。光拡散透過部４の形成方
法としては、たとえば、マットインキを用いたグラビア
印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの印刷法、
あるいは転写法などのほか、周知の技術を用いることが
できる。マットインキを用いる場合、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】基本的な面積率変化は、線光源２から遠ざ
かるにつれて面積率が大きくなるように変化させる。光
拡散透過部４の面積率が小さい部分では、線光源２から
照射された光のうちの大部分が導光板１の内部で入射角
と反射角とが等しい全反射を繰り返しながら導光板１の
奥へ順次導かれる。また、線光源２から照射された光の
うちの残りは、光拡散透過部４で散乱して導光板１の表
面に直接的に導かれ、あるいは、光拡散透過部４を一旦
通り抜けて裏面反射層５に至り、この裏面反射層５で反
射して再び光拡散透過部４に入り、その後導光板１の表
面へ間接的に導かれる。さらに、光拡散透過部４で散乱
した光のうちの一部分は、導光板１の内部で全反射に移
行する。これに対して、光拡散透過部４の面積率が大き
い部分では、面積率が小さい部分に比べて全反射が起こ
りにくい。したがって、線光源２からの光が直接出射し
にくい、線光源２から離れた箇所の面積率が大きくなる
ように変化させれば、全体として導光板１表面から出射
する光の量のバランスを取りやすくなる。 【００２０】また、側面反射層３の反射により側面反射
層３近傍で異常に高い輝度を示す場合には、側面反射層
３近傍の面積率を、それまでと同等であるか又は同等以
上で、その増加率がそれまでの増加率より小となるよう
にする。 【００２１】上記のような面積率の変化に加え、本発明
の特徴は、光拡散透過部４の線光源２側の面積率を、図
２に示すように、光拡散透過部４の線光源２側端部から
所定の箇所までの領域では線光源２から遠ざかるにつれ
て次第に小さくするとともに、所定の箇所からさらに遠
ざかるにつれて次第に大きくするようにしたことにあ
る。本発明のような面積率変化で光拡散透過部４を設け
ることにより、図３に示すように、導光板１表面から出
射する光が導光板１の中央部より線光源２側で抑えら
れ、その分だけ、導光板１の中央部付近での出射量が増
加する。その結果、線光源２に直角な方向の輝度分布に
おいて輝度のピーク位置をほぼ導光板１中央とすること
ができる。 【００２２】 【実施例】実施例 縦288mm、横218mm、横方向最大厚み2.5mm、横方向最小
厚み0.5mmの透明アクリル樹脂板を導光板として使用
し、導光板の最大厚みとなる側面に管長290mm、直径２m
mの冷陰極線管を線光源として配置し、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して縦287mm、横216mmの
光拡散透過部を設けた。 【００２３】光拡散透過部の面積率は、線光源の軸方向
に対して直角な方向において、光拡散透過部の線光源側
端部から50mmの箇所までの領域では線光源から遠ざかる
につれて次第に小さくするとともに、所定の箇所からさ
らに遠ざかるにつれて次第に大きくするようにし、光拡
散透過部の側面反射層側端部より10mm中央部側の箇所か
ら側面反射層側端部までの領域では一定にした。 【００２４】また、導光板の裏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E60L）を裏面反射層
として配置し、導光板の線光源の配置されていない三側
面にはポリエステル樹脂中に酸化チタンを含有させた転
写層を有するホットスタンプ箔を用いて転写を行ない側
面反射層とした。また、光拡散物質の塗布された樹脂フ
ィルム（ツジデン社製D121）の一辺に、幅３mmの光吸収
部をグレーのインキをスクリーン印刷することにより設
けた後、これを光拡散層として導光板の表面に、光吸収
部が導光板の裏面の線光源に沿う部分と対向するように
配置した。 【００２５】この面発光装置の発光面について線光源に
直角な方向の輝度測定を行ったところ、輝度のピーク位
置は、ほぼ導光板中央となった。 【００２６】 【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、次のような効果を奏する。 【００２７】すなわち、光拡散透過部の線光源側の面積
率を、その線光源側端部から所定の箇所までの領域では
線光源から遠ざかるにつれて次第に小さくするととも
に、所定の箇所からさらに遠ざかるにつれて次第に大き
くするようにしたので、導光板表面から出射する光が導
光板の中央部より線光源側で抑えられ、その分だけ、導
光板の中央部付近での出射量が増加し、線光源に直角な
方向の輝度分布において輝度のピーク位置をほぼ導光板
中央とすることができる。

【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における光拡散透過部
の線光源側の面積率変化を示す図である。 【図３】本発明に係る面発光装置における輝度分布を示
す図である。 【図４】従来技術に係る面発光装置における光拡散透過
部の線光源側の面積率変化を示す図である。 【図５】従来技術に係る面発光装置の一実施例を示す断
面図である。 【図６】従来技術に係る面発光装置における輝度分布を
示す図である。 【符号の説明】 １ 導光板 ２ 線光源 ３ 側面反射層 ４ 光拡散透過部 ５ 裏面反射層 ６ 光拡散層 ７ 光吸収部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F21V 8/00 G02B 6/00 G02F 1/13357

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 裏面に光拡散透過部を有する透明な導光
   板の一側面に線光源を配置し、さらに導光板の裏面側に
   裏面反射層を配置し、導光板の表面側に光拡散層を配置
   し、導光板の表裏面のうち少なくとも一方の面の線光源
   に沿う部分と接するかあるいは対向するように帯状の光
   吸収部を設け、且つ光拡散透過部の端が導光板の線光源
   を配置した側面より最大２ｍｍしか離れていない面発光
   装置において、光拡散透過部の線光源側の面積率を、そ
   の線光源側端部から所定の箇所までの領域では線光源か
   ら遠ざかるにつれて次第に小さくするとともに、所定の
   箇所からさらに遠ざかるにつれて次第に大きくするよう
   にしたことを特徴とする面発光装置。