JP3548902B2 - 薄型面状光源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、看板や各種表示装置等の背面照明手段に用いる薄型の面状光源装置に関するものであり、特に、液晶表示装置の背面照明手段として用いられる薄型面状光源装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータ等の表示装置として、軽量かつコンパクト化のニーズに応えるべく薄型で見やすい背面光源機構を有する液晶表示装置が用いられている。このような背面光源機構を実現する手段として、図７に示すように、断面形状がほぼ矩形状で透光性の高い材料で形成される樹脂基板５１の一側端面５２に、直線状光源としての冷陰極管（ＣＣＦＬ）または熱陰極管（ＨＣＦＬ）等の光源ランプ５３を配置するサイドライト方式（導光板方式）の面状光源装置が用いられている。
【０００３】
このようなサイドライト方式の面状光源装置は、公知技術であるスクリーン印刷方式で、樹脂基板５１の裏面５４全面に渡って、光拡散反射物質を含んだ媒体を塗布して、散乱パターン５５を形成している。散乱パターンとしては、ドット状、ストライプ状等がある。図８に示す散乱パターン５５は、光源ランプ５３の位置する側端面５２から、側端面５２に対向する側端面５６に向かうにつれてピッチを変えずにドットの径が徐々に大きくなるように印刷されており、これによって裏面５４において光源ランプ５３より遠くなるにしたがって単位面積当たりの光拡散反射物質を含んだ媒体の占める割合が多くなる。
このように、樹脂基板５１の裏面５４に形成した光拡散反射物質を含んだ媒体による散乱パターン５５の密度を変えることにより、光源ランプ５３からの発光光線の拡散および反射が画面上の位置において、光源ランプ５３に近い部分のみが明るく発光することがないようにしてある。
【０００４】
そして、光源ランプ５３の周面において側端面５２と対向しない周面は、銀等を蒸着した反射フィルム５７で覆われており、一方、光源ランプ５３の位置する側端面５２に対向する側端面５６には、反射テープ等の反射材５８が付加されている。そして、スクリーン印刷方式によって散乱パターン５５を施した樹脂基板５１の裏面５４の後方全面には、反射板５９が設けられている。
これら反射材５８や反射板５９を設けることにより、画面に放出する以外の光線、すなわち側端面５６や裏面５４に進行する光線を樹脂基板５１内に反射させ、画面以外から光が放出することを防止し、さらに、樹脂基板５１の表面６０全面を覆うように拡散板６１を設け、裏面５４に施した散乱パターン５５のみが輝いて見えるような、いわゆるドットパターンイメージを除去し、樹脂基板５１の表面６０において面状の均一発光を行うようにしている。
【０００５】
図９は、このように構成されたサイドライト方式の面状光源装置における光線の進行状態を説明するための模式的な断面図である。
これを説明すると、光源ランプ５３からの発光光線は、反射フィルム５７で反射されることにより、その発光光線の多くが樹脂基板５１の側端面５２に到達し、樹脂基板５１の内部に進入する。
【０００６】
この光線のうち、樹脂基板５１の裏面５４に施されている散乱パターン５５に到達した光線６２は拡散され、反射する光線６３、６４、６５となる。
光線６３は、樹脂基板５１の表面６０へ向かい、拡散板６１を透過し画面上へ放出される。このとき、拡散板６１を透過する光線は拡散され、符号６６に示すように広がりのある光線となり画面に放出される。
拡散板６１で反射される光線６４、６５は散乱パターン５５、反射板５９にそれぞれ到達し、表面６０の方へ反射する。
【０００７】
光源ランプ５３から発光して樹脂基板５１の裏面５４の散乱パターン５５に当たらない光線６７、および、樹脂基板５１の表面６０に当たる光線６８は、散乱パターン５５に到達するまで樹脂基板５１内部を全反射を繰り返して進む。
上述したように全画面上で均一な発光強度になるように散乱パターン５５に密度分布を与えていることにより、比較的高輝度でしかも均一な薄型な面状光源装置が実現可能となっている。
【０００８】
ところで、図８に示す樹脂基板５１の裏面５４に施されている各散乱パターン５５は、各中心間の間隔を等しくして（等間隔ピッチで）パターンが施されている。このようなドット状の散乱パターン５５において、一つのドットの中心から隣接するドットの中心までの距離をパターンピッチ６９という。パターンピッチがドット状でない場合も、一つのパターンの中心と、隣接するパターンの中心との距離をパターンピッチという。従来の面状光源装置のパターンピッチ６９の多くは１ｍｍ程度である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特に近時、コンピュータ等の表示装置として、より一層の薄型化、軽量化が望まれており、これに伴い面状光源装置において、樹脂基板５１の厚さをより薄くすることにより、薄型化、軽量化を行うことが検討されている。しかし、樹脂基板５１の厚さをより薄くすると、樹脂基板５１内に進入して散乱パターン５５に当たり反射され拡散される光線の拡散による広がりが小さくなる。このため、光線同士の重なりが少なくなるので、ドットパターンイメージを除去するために、大きな拡散率を持つ拡散板６１を面状光源装置の表面６０側に設け、光が表面から放出する時に光を拡散させ、光を重ね合わせることにより、ドットパターンイメージを除去する手段を用いている。拡散率を大きくするためには、ヘーズ（曇価）が高い拡散板６１の使用や、拡散板６１を何枚か重ね合わせる手段がある。
ヘーズ（曇価）とはＪＩＳ−Ｋ７１０５に規格されており、光の拡散の度合いを示す値であり、ヘーズ（曇価）が高いと拡散する度合いが高いことを意味する。
【００１０】
しかし、拡散率を大きくするために、ヘーズ（曇価）が高い拡散板６１を使用する場合には、樹脂基板５１の表面６０に放出する光線６６を十分に拡散しドットパターンイメージを除去する課題は達成できるが、光線６６が拡散されるために正面方向（観測側）が明るくならないという問題点があった。また、拡散板６１の枚数を増加させる場合には、拡散ビーズをコートした拡散板６１とすると、散乱ビーズのレンズ効果により光線６３が集光し、正面方向（観測側）は明るくなるが、面状光源装置自体が拡散板６１の構成枚数の増加により厚くなるので、面状光源装置の薄型化、軽量化の達成が図られなかった。
このような手段を用いて拡散板６１を設ける結果、光が拡散することによる輝度の減少、光透過性の低下による効率の減少、さらに、部品点数の増加による高コスト化のみならず、組立時の取扱性が悪化する事による不良の増加等の問題があった。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、ドットパターンイメージを除去しつつ、より薄型化、軽量化された薄型面状光源装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１の発明では、透光性材料からなる樹脂基板の少なくとも一つ以上の側端面付近に沿って一本または複数本の光源ランプを配置し、該樹脂基板の一面に光拡散反射物質を含んだ媒体で形成される散乱パターンを形成してなるサイドライト方式の面状光源装置において、前記樹脂基板の板厚を薄くし、前記樹脂基板の散乱パターンを形成する面に対向する全面を覆って、ヘーズ（曇価）９０〜９４％である一枚の拡散板を配置し、前記樹脂基板の板厚と前記拡散板のヘーズに対応して前記散乱パターンのパターンピッチを、Ｙ＝ａｅ bx （ａ、ｂは樹脂基板の板厚による定数、Ｘは、拡散板のヘーズ（曇価）（％）、Ｙは、光拡散反射物質を含んだ媒体のパターンピッチ（ｍｍ））の式から求められる間隔に設定し、ドットパターンイメージを除去したことを特徴とする薄型面状光源装置である。
【００１３】
請求項２の発明では、前記樹脂基板の厚さは１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする薄型面状光源装置である。
【００１５】
請求項３の発明では、前記パターンピッチは、拡散板のヘーズの関連において、約０．１ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする薄型面状光源装置である。
【００１６】
請求項４の発明では、前記散乱パターンを施す方法は、スクリーン印刷方式で行うことを特徴とする薄型面状光源装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の薄型面状光源装置は、図１に示される。１は、直線状の光源である光源ランプで、断面形状がほぼ矩形の樹脂基板２の一側端面３に沿って、所定の距離をおいて配置されている。樹脂基板２は、透光性の高いアクリル樹脂等で形成されている。樹脂基板２の側端面３に対向する以外の光源ランプ１の周面は、銀等を蒸着した反射フィルム４で覆われている。この様に反射フィルム４を設けることにより、光源ランプ１の表面から発した光線は、反射フィルム４で反射されるので、光線の多くが樹脂基板２の側端面３に到達する。
【００１８】
樹脂基板２の裏面５（図１の下側）には、光拡散反射物質を含んだ媒体により形成される散乱パターン６が施されている。本実施の形態においても、散乱パターンの形状は、従来例と同様にドット状の散乱パターン６とする。この散乱パターン６は、図２に示すように、光源ランプ１に近い側端面３から、側端面３と対向する側端面７に向かってドットの径が徐々に大きくなるように変化させて、密度が変化するように光拡散反射物質を含む媒体を塗液としてスクリーン印刷を行う。この時、各々のドットの中心から隣接するドットの中心までの距離をパターンピッチ８とする。
本発明においては、後に詳述する理由によりパターンピッチ８を従来と比較し細かくし、それに伴いドットの径を小さくした細かい散乱パターン６となるようにした。
【００１９】
光拡散反射物質を含んだ媒体で形成される散乱パターン６を樹脂基板２に施す方法は、光拡散反射物質（例えば、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム）等を、透光性物質（例えば、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂等）に分散させた塗料、印刷インク等の媒体を塗液としてスクリーン印刷等の方法で行うことができる。
そして、さらに樹脂基板２の裏面５の後方に、裏面５全面を覆う反射板９が配置されている。
【００２０】
樹脂基板２の光源ランプ１の配置する側端面３に対向する側端面７には、反射テープ等の反射材１０が付着されている。
また、樹脂基板２の表面１１側（図１の上側）には、上述した光拡散反射物質を含む媒体による散乱パターン６のみが浮いて見えるドットパターンイメージの除去のために拡散板１２が配置されている。この拡散板１２は、後述する理由により、ヘーズ（曇価）が９０〜９４（％）であるものを使用する。
【００２１】この時、拡散板１２のヘーズ（曇価）の値と樹脂基板２の板の厚さ（以下、板厚という）により、散乱パターン６のパターンピッチ８を、後述する式１から算出している。算出されたパターンピッチ８の規定値により、スクリーン印刷を樹脂基板２の裏面５に行い散乱パターン６としている。
【００２２】
上述した構成からなる面状光源装置における光線の進行状態が図３に示されている。光源ランプ１の符号１３で示す位置から発光する発光光線１４、１５、１６を選出して、これらの光線の進行状態を説明する。
まず、発光光線１４は、樹脂基板２内に進入し、樹脂基板２の裏面５に施された散乱パターン６に当たる光線である。発行光線１４は、散乱パターン６に当たると、散乱パターン６が光拡散反射物質を含む媒体で形成されているので、光線の大部分が光拡散反射物質に当たるため表面１１の方向に反射され拡散する。
【００２３】
散乱パターン６に当たって反射する光線のうち、一定の入射角で拡散板１２に進入する光線１７は、符号１８を付す光線のように拡散板１２を透過中に拡散され、一定の幅に広がりながら表面上に放射される。拡散板１２の拡散の度合いは、ヘーズ（曇価）に依存し、ヘーズ（曇価）が高いほど拡散する度合いが高くなる。
また、発光光線１４として散乱パターン６に当たる光線のうち、拡散板１２で反射され樹脂基板２へ再び進入する光線１９、２０は、散乱パターン６、反射板９にそれぞれ当たる。
【００２４】
光源ランプの符号１３で示す所定位置からの発光光線１５は、側端面３から樹脂基板２内に進入して、裏面５側へ向かい、散乱パターン６の施されてない部分に当たり、樹脂基板２の裏面５と空気との境界面で全反射して表面１１側へと進む。
また、発光光線１６は、樹脂基板２内に進入後、表面１１へと向かい空気との境界面で全反射し、裏面５側へと向かう。
両発光光線１５、１６は、樹脂基板２内を反射しながら、図３の左側へと向かうが、裏面５の散乱パターン６に当たると、拡散されるので光線１７、１８と同様に拡散板１２を透過して表面上へ放射される。
以上樹脂基板２の内部に進入した光線全ては、この動作を繰り返す。
【００２５】
本発明の薄型面状光源装置において、拡散板１２のヘーズ（曇価）と樹脂基板２の板厚により決定される式１から算出したパターンピッチ８は、従来の面状光源装置のパターンピッチ６９と比較すると小さいので、隣り合うパターン一つ一つの間隔が小さくなっている。したがって、散乱パターン６を構成する一つのパターンに当たり拡散板１２に進入する光線１７と、前記パターンに隣接するパターンに当たり拡散板１２に進入する光線１７との間隔が狭くなる。さらに、光線１７は、拡散板１２を透過中に、拡散され広がりを持つ（図３の光線１８）ので光線は重なり合う。このように、光線が重なり合うことによって、散乱パターン６の施されていない部分からも発光しているように見えるので、ドットパターンイメージを除去でき、均一な面状光源を実現できる。
【００２６】
本発明を実施する場合において、樹脂基板２は光を効率よく通過させる物質であれば良く、その透明性、加工性からアクリル樹脂が最も適している。しかしながら、本発明の実施としては、特にこれに限定されるものではなく、これに変えて、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂等の各種熱可塑性の透明樹脂等が使用可能である。また、アリルジグリコールカーボネイト樹脂等の熱硬化性透明樹脂や各種ガラス材料等の無機透明材料も場合によっては適用可能である。
【００２７】
【実施例】
まず、樹脂基板２の裏面５に施す、表面上に均一に光を放出させるための拡散反射物質を含む媒体による散乱パターン６のパターンピッチ８の大きさを決定するために、図１に示すような構成の面状光源装置のパターンピッチ８と拡散板１２のヘーズ（曇価）との関係を実験によって調べ、図４に示す表Ａを得た。
表Ａ（図４）において、縦軸はパターンピッチ（ｍｍ）であり、横軸はヘーズ（曇価）（％）である。表Ａに示されるように、樹脂基板の板厚１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍの四種の樹脂基板について、それぞれパターンピッチ８と拡散板１２のヘーズ（曇価）を変化させてグラフにした。
【００２８】
この表Ａの表中の曲線において、その曲線より下側の値のパターンピッチを施すと、拡散板１２により十分に光が拡散されて光同士が重なり合うために散乱パターン６が人間の目で視認不可能となる。（例えば、板厚３ｍｍの樹脂基板２において、ヘーズ９６％の拡散板１２を使用する時、パターンピッチ８を０．５ｍｍとすると曲線の下方に位置しているので、散乱パターン６を視認できないこととなり、一方、１ｍｍとすると曲線より上方に位置するので、散乱パターン６が視認できることとなる。）
このように、人間の目で視認不可能となることは、散乱パターン６だけが浮いて見えるドットパターンイメージが除去されるということを意味する。
【００２９】
この表Ａから、パターンピッチ８を導き出す式１を求めた。
【式１】
Ｙ＝ａｅｂＸ
ここで、ａ、ｂは樹脂基板の板厚による定数
Ｘは、拡散板のヘーズ（曇価） （％）
Ｙは、散乱パターンのパターンピッチ （ｍｍ）
以下、この式１を用いて、散乱パターン６のパターンピッチ８を算出する。
【００３０】
次に実施例−１、及び、比較例−１から比較例−６について以下に説明する。
本発明の実施例−１は、図１に示す構成の薄型面状光源装置である。
樹脂基板２は厚さ３ｍｍのアクリル板（２１０ｍｍ×１４５ｍｍ：住友化学株式会社製 スミペックスＥ）を用い、その樹脂基板２の長辺の一側端面３に沿って所定間隔をおいてほぼ当接するように、直線状の光源ランプ１が発光源として配置される。光源ランプ１は管外径φ２．６ｍｍの冷陰極管（ハリソン電機株式会社製）を使用する。光源ランプ１の周囲を覆う反射フィルム４は、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製 ＧＲ３８Ｗ）を使用しており、光源ランプ１の発光光線の多くを、樹脂基板２の側端面３に入射させるように作用する。
【００３１】
光源ランプ１が置かれている側端面３以外の側端面７にも、樹脂基板２内に進入して反射を繰り返す光線が、画面上以外から放出することを防ぐため反射材１０を配置している。この反射材１０も、反射フィルム４と同様に、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製 ＧＲ３８Ｗ）を用いている。
樹脂基板２の表面１１の全面を覆う拡散板１２は、厚さ１１０μｍのＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートしたフィルム（きもと株式会社製 １００ｓ）を使用する。この拡散板１２のヘーズ（曇価）は、ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した結果９２％であった。
【００３２】
樹脂基板２の板厚３ｍｍであるから、樹脂基板２に板厚により決定する定数ａ、ｂは、ａ＝０．００００２４４、ｂ＝０．１０９７５０３であり、式１は、
Ｙ＝０．００００２４４ｅ０．１０９７５０３Ｘ
となり、パターンピッチ８（Ｙ）を計算すると、０．６ｍｍである。したがって、０．６ｍｍ以下のパターンピッチ８であればドットパターンイメージは除去されることになる。
【００３３】
そこで光拡散反射物質としての二酸化チタンと、透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインク（株式会社セイコーアドバンス製 ＃２５００−超遅乾−１２０）を塗液として、図２に示すような径を徐々に変化させたドット状の散乱パターン６を、パターンピッチ８を０．５ｍｍとして、樹脂基板２の裏面５全面にスクリーン印刷をした。前記インクに含まれる溶剤は乾燥し除去した。
【００３４】
さらに、樹脂基板２の裏面５には、厚さ１８８μｍの白色ＰＥＴ樹脂性反射材（東レ株式会社製 １８８Ｅ６０Ｌ）からなる反射板９が全面を覆うように設けられている。 樹脂基板２の表面１１には、厚さ１１０μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００ｓ）を拡散板１２として、表面１１全面を覆うように設けられている。
【００３５】
比較例−１から比較例−６は、図７に示される従来技術の欄で説明した比較的大きなパターンピッチからなる構成の面状光源装置である。その面状光源装置の構成を以下に説明する。
【００３６】
比較例−１を以下に、図７に示す構成の面状光源装置を用いて説明する。
樹脂基板５１は厚さ３ｍｍのアクリル板（２１０ｍｍ×１４５ｍｍ：住友化学株式会社製 スミペックスＥ）を用い、その樹脂基板５１の長辺の一側端面５２に沿って所定間隔をおいてほぼ当接するように、直線状の光源ランプ５３が発光源として配置される。光源ランプ５３は、管外径φ２．６ｍｍの冷陰極管（ハリソン電機株式会社製）を使用する。光源ランプ５３の周囲を覆う反射フィルム５７は、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製 ＧＲ３８Ｗ）を使用しており、光源ランプ５３の発光光線の多くを、樹脂基板５１の側端面５２に入射させるようにする。
【００３７】
光源ランプ５３が置かれている以外の側端面５６にも、樹脂基板５１内に進入して反射を繰り返す光線が、画面上以外から放射することを防ぐために反射材５８を配置している。この反射材５８も、反射フィルム５７と同様に、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製 ＧＲ３８Ｗ）を用いている。
【００３８】
また、樹脂基板５１の裏面５４には、光拡散反射物質としての二酸化チタンと透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインクを塗液としてドット状の散乱パターン５５を、全画面上で均一な発光強度になるように密度分布を与え、かつパターンピッチ６９を１ｍｍとして、スクリーン印刷を行った。このインク（株式会社セイコーアドバンス製 ＃２５００−超遅乾−１２０）に含まれる溶剤は乾燥させ除去した。
樹脂基板５１の裏面５４には、厚さ１８８μｍの白色ＰＥＴ樹脂製の反射材（東レ株式会社製 １８８Ｅ６０Ｌ）からなる反射板５９が裏面５４の全面を覆うように設けられている。
樹脂基板５１の表面６０には、厚さ１１０μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００Ｓ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。
この拡散板６１のヘーズ（曇価）をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定すると９２％であった。
【００３９】
比較例−２として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１００μｍでＰＥＴフィルムに不定形散乱材をコートした光拡散部材（きもと株式会社製 ７５ＰＢＡ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。他の構成については比較例−１と同様である。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は９５％であった。
【００４０】
比較例−３として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１２５μｍでＰＥＴフィルムに不定形散乱材をコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００ＰＢＵ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。他の構成については比較例−１と同様である。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は９８％であった。
【００４１】
比較例−４として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１１５μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００ＬＳ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。他の構成については比較例−１と同様である。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は８８％であった。
【００４２】
比較例−５として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１００μｍでＰＥＴフィルムに不定形散乱材をコートした光拡散部材（きもと株式会社製 ７５ＰＢＡ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は９５％であった。
【００４３】
また、比較例−５では樹脂基板５１の板厚３ｍｍであるから、樹脂基板の板厚で決定する定数ａ、ｂは、ａ＝０．００００２４４、ｂ＝０．１０９７５０３であり、実施例−１と同様に図４に示す表Ａから導き出した式１は、
Ｙ＝０．００００２４４ｅ０．１０９７５０３Ｘ
となり、パターンピッチ６９（Ｙ）を計算すると、０．８ｍｍとなる。したがって、０．８ｍｍより細かいパターンピッチ６９にすればドットパターンイメージを除去できる。ゆえに、樹脂基板５１の裏面５４には、光拡散反射物質としての二酸化チタンと、透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインクを塗液としてドット状の散乱パターン５５を、パターンピッチ６９を０．７ｍｍでスクリーン印刷をした。このインク（株式会社セイコーアドバンス製 ＃２５００−超遅乾−１２０）に含まれる溶剤は乾燥し除去した。
樹脂基板５１の裏面５４に施した散乱パターン５５のパターンピッチ６９の大きさを変えた以外は、比較例−２と同様の構成である。
【００４４】
比較例−６として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１１５μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００ＬＳ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は８８％であった。
【００４５】
また、比較例−６では、樹脂基板５１の板厚３ｍｍであるから、樹脂基板５１の板厚により決定する定数ａ、ｂは、ａ＝０．００００２４４、ｂ＝０．１０９７５０３であり、実施例−１と同様に図４に示す表Ａから導き出した式１は、
Ｙ＝０．００００２４４ｅ０．１０９７５０３Ｘ
となり、パターンピッチ６９（Ｙ）は０．４ｍｍとなる。したがって、０．４ｍｍより細かいパターンピッチ６９にすればドットパターンイメージを除去できる。ゆえに、樹脂基板５１の裏面５４には、光拡散反射物質としての二酸化チタンと透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインクを塗液としてドット状の散乱パターン５５を、パターンピッチ６９を０．３ｍｍでスクリーン印刷した。このインク（株式会社セイコーアドバンス製 ＃２５００−超遅乾−１２０）に含まれる溶剤は乾燥し除去した。
樹脂基板５１の裏面５４に施した散乱パターン５５のパターンピッチ６９の大きさを変えた以外は比較例−４と同様の構成である。
【００４６】
このような条件により制作された実施例−１、および比較例−１から比較例−６の合計７点の面状光源装置について、表面上の光の出射分布を測定した。
光源ランプ１（５３）としての冷陰極蛍光管には、インバータを用いて、管電流５ｍＡ、点灯周波数６０ＫＨｚの正弦波で点灯させる。
測定は、輝度測定装置Ｋとして輝度計（トプコン社製輝度計 ＢＭ−７）を使用する。図５（ａ）に示すように、面状光源装置のを縦横各それぞれ等分し、その二等分線の交点を基準点Ｏとする。基準点Ｏの法線上に輝度装置Ｋが位置する場所を０度として、図５（ｂ）のＡ−Ａ’矢視図に示すように、光源ランプ１（５３）の位置する側とその反対側に各々７０度まで移動させ、出射光の輝度を測定し出射分布を観測した。
【００４７】
図６（ａ）の表Ｂに実施例−１の出射分布を、（ｂ）の表Ｃに比較例−２、比較例−３および比較例−４の出射分布を示す。表Ｂ、表Ｃ共に縦軸が輝度（％）であり、横軸は視野角度（ｄｅｇ）である。表Ｂ、表Ｃから明らかなように、実施例−１が、正面方向に光線が集まることにより、高輝度になる。
【００４８】
実施例−１及び比較例−１から実施例−６の測定結果を表Ｄに示す。正面輝度は比較例−１の面状光源装置の正面輝度を１００（％）としたときの相対輝度で示す。
【表Ｄ】
【００４９】
実施例−１と比較例−１については、正面方向（観測側）が高輝度になる拡散板を使用しているが、樹脂基板の表面を全面覆うように設けている拡散板のへーズ（曇価）と樹脂基板の板厚により、散乱パターンのパターンピッチが式１で算出する値よりも比較例−１では大きいため、ドットパターンイメージが視認されてしまう。
拡散板のヘーズ（曇価）と樹脂基板の板厚が判れば、式１に代入することによりパターンピッチを算出してドットパターンイメージをすべて除去することが可能である。しかし、拡散板のへーズ（曇価）がおよそ９２（％）程度であれば、高輝度を有する薄型面状光源装置が得られることがわかった。
【００５０】
また、式１を導くために行った図４に示す表Ａの実験において、パターンピッチを施すにあたっては、すでに述べたようにスクリーン印刷方式により樹脂基板の裏面にインクを塗布して行っている。
このスクリーン印刷方式では、パターンピッチ０．１ｍｍ未満で樹脂基板に散乱パターンを施すことは技術的に不可能であるため、特許請求の範囲の欄の請求項４のパターンピッチの間隔の限定を行っている。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００５２】
請求項１の発明では、拡散板のヘーズ（曇価）を９０〜９４％としたことで、正面輝度が高輝度になり、また一枚の拡散板を用いたことで困難になるドットパターンイメージの除去を、パターンピッチを細かくして、光線を重なり合わせることによって行っている。また、拡散板を一枚のみ使用して構成しているので、構成部材が低減し、面状光源装置の製造が簡単であり不良の率が減少し、取扱性が良く、かつ低コストである。そして、一枚の拡散板を設けることから、面状光源装置全体としての厚さを薄くすることができ、薄型面状光源装置の薄型化、軽量化の目的を達成することができる。また、パターンピッチを、樹脂基板の板厚による定数、拡散板のヘーズ（曇価）を代入するＹ＝ａｅ bX の式から算出することで、樹脂基板内および拡散板で光が十分重なり合うことによって、ドットパターンイメージを除去できるパターンピッチの範囲が容易に判るので、本発明の薄型面状光源装置を作成することが簡単であり、実施例の輝度測定実験から明らかなように正面輝度も高輝度であり、効率が良い。
【００５３】
請求項２の発明では、樹脂基板の厚さをより薄くすることで、薄型面状光源装置の薄型化、軽量化が実現できる。その他請求項１の発明と同様の効果を奏する。
【００５５】
請求項３の発明では、散乱パターンを構成する光拡散反射物質の密度を変化することで面状の均一な発光を行うので、均一発光を行うための規定の散乱パターンを確実に施せるパターンの大きさを限定することで、薄型面状光源装置の性能を向上させ、不良を減少することができる。その他請求項１の発明と同様の効果を奏する。
【００５６】
請求項４の発明では、通常用いられているスクリーン印刷方式で散乱パターンの作成を行うことで、新たに設備投資を行って新しい技術を導入する必要はないので、低コストで本発明の薄型面状光源装置を製造することができる。その他請求項１の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の薄型面状光源装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例の薄型面状光源装置を構成する散乱パターンを示す図である。
【図３】本発明に係わる薄型面状光源装置内の光線の経路を示す光路図である。
【図４】拡散板のヘーズとパターンピッチの関係を示す図表である。
【図５】測定方法を説明するための薄型面状光源装置の模式図である。
【図６】本発明に係る薄型面状光源装置と比較例に関して視野角度を測定した結果を示す図表である。
【図７】従来の面状光源装置の構造を示す断面図である。
【図８】従来の面状光源装置を構成する散乱パターンを示す図である。
【図９】従来の面状光源装置の光線の経路を示す光路図である。
【符号の説明】
２ 樹脂基板
６ 散乱パターン
８ パターンピッチ
１２ 拡散板
【発明の属する技術分野】
本発明は、看板や各種表示装置等の背面照明手段に用いる薄型の面状光源装置に関するものであり、特に、液晶表示装置の背面照明手段として用いられる薄型面状光源装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータ等の表示装置として、軽量かつコンパクト化のニーズに応えるべく薄型で見やすい背面光源機構を有する液晶表示装置が用いられている。このような背面光源機構を実現する手段として、図７に示すように、断面形状がほぼ矩形状で透光性の高い材料で形成される樹脂基板５１の一側端面５２に、直線状光源としての冷陰極管（ＣＣＦＬ）または熱陰極管（ＨＣＦＬ）等の光源ランプ５３を配置するサイドライト方式（導光板方式）の面状光源装置が用いられている。
【０００３】
このようなサイドライト方式の面状光源装置は、公知技術であるスクリーン印刷方式で、樹脂基板５１の裏面５４全面に渡って、光拡散反射物質を含んだ媒体を塗布して、散乱パターン５５を形成している。散乱パターンとしては、ドット状、ストライプ状等がある。図８に示す散乱パターン５５は、光源ランプ５３の位置する側端面５２から、側端面５２に対向する側端面５６に向かうにつれてピッチを変えずにドットの径が徐々に大きくなるように印刷されており、これによって裏面５４において光源ランプ５３より遠くなるにしたがって単位面積当たりの光拡散反射物質を含んだ媒体の占める割合が多くなる。
このように、樹脂基板５１の裏面５４に形成した光拡散反射物質を含んだ媒体による散乱パターン５５の密度を変えることにより、光源ランプ５３からの発光光線の拡散および反射が画面上の位置において、光源ランプ５３に近い部分のみが明るく発光することがないようにしてある。
【０００４】
そして、光源ランプ５３の周面において側端面５２と対向しない周面は、銀等を蒸着した反射フィルム５７で覆われており、一方、光源ランプ５３の位置する側端面５２に対向する側端面５６には、反射テープ等の反射材５８が付加されている。そして、スクリーン印刷方式によって散乱パターン５５を施した樹脂基板５１の裏面５４の後方全面には、反射板５９が設けられている。
これら反射材５８や反射板５９を設けることにより、画面に放出する以外の光線、すなわち側端面５６や裏面５４に進行する光線を樹脂基板５１内に反射させ、画面以外から光が放出することを防止し、さらに、樹脂基板５１の表面６０全面を覆うように拡散板６１を設け、裏面５４に施した散乱パターン５５のみが輝いて見えるような、いわゆるドットパターンイメージを除去し、樹脂基板５１の表面６０において面状の均一発光を行うようにしている。
【０００５】
図９は、このように構成されたサイドライト方式の面状光源装置における光線の進行状態を説明するための模式的な断面図である。
これを説明すると、光源ランプ５３からの発光光線は、反射フィルム５７で反射されることにより、その発光光線の多くが樹脂基板５１の側端面５２に到達し、樹脂基板５１の内部に進入する。
【０００６】
この光線のうち、樹脂基板５１の裏面５４に施されている散乱パターン５５に到達した光線６２は拡散され、反射する光線６３、６４、６５となる。
光線６３は、樹脂基板５１の表面６０へ向かい、拡散板６１を透過し画面上へ放出される。このとき、拡散板６１を透過する光線は拡散され、符号６６に示すように広がりのある光線となり画面に放出される。
拡散板６１で反射される光線６４、６５は散乱パターン５５、反射板５９にそれぞれ到達し、表面６０の方へ反射する。
【０００７】
光源ランプ５３から発光して樹脂基板５１の裏面５４の散乱パターン５５に当たらない光線６７、および、樹脂基板５１の表面６０に当たる光線６８は、散乱パターン５５に到達するまで樹脂基板５１内部を全反射を繰り返して進む。
上述したように全画面上で均一な発光強度になるように散乱パターン５５に密度分布を与えていることにより、比較的高輝度でしかも均一な薄型な面状光源装置が実現可能となっている。
【０００８】
ところで、図８に示す樹脂基板５１の裏面５４に施されている各散乱パターン５５は、各中心間の間隔を等しくして（等間隔ピッチで）パターンが施されている。このようなドット状の散乱パターン５５において、一つのドットの中心から隣接するドットの中心までの距離をパターンピッチ６９という。パターンピッチがドット状でない場合も、一つのパターンの中心と、隣接するパターンの中心との距離をパターンピッチという。従来の面状光源装置のパターンピッチ６９の多くは１ｍｍ程度である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特に近時、コンピュータ等の表示装置として、より一層の薄型化、軽量化が望まれており、これに伴い面状光源装置において、樹脂基板５１の厚さをより薄くすることにより、薄型化、軽量化を行うことが検討されている。しかし、樹脂基板５１の厚さをより薄くすると、樹脂基板５１内に進入して散乱パターン５５に当たり反射され拡散される光線の拡散による広がりが小さくなる。このため、光線同士の重なりが少なくなるので、ドットパターンイメージを除去するために、大きな拡散率を持つ拡散板６１を面状光源装置の表面６０側に設け、光が表面から放出する時に光を拡散させ、光を重ね合わせることにより、ドットパターンイメージを除去する手段を用いている。拡散率を大きくするためには、ヘーズ（曇価）が高い拡散板６１の使用や、拡散板６１を何枚か重ね合わせる手段がある。
ヘーズ（曇価）とはＪＩＳ−Ｋ７１０５に規格されており、光の拡散の度合いを示す値であり、ヘーズ（曇価）が高いと拡散する度合いが高いことを意味する。
【００１０】
しかし、拡散率を大きくするために、ヘーズ（曇価）が高い拡散板６１を使用する場合には、樹脂基板５１の表面６０に放出する光線６６を十分に拡散しドットパターンイメージを除去する課題は達成できるが、光線６６が拡散されるために正面方向（観測側）が明るくならないという問題点があった。また、拡散板６１の枚数を増加させる場合には、拡散ビーズをコートした拡散板６１とすると、散乱ビーズのレンズ効果により光線６３が集光し、正面方向（観測側）は明るくなるが、面状光源装置自体が拡散板６１の構成枚数の増加により厚くなるので、面状光源装置の薄型化、軽量化の達成が図られなかった。
このような手段を用いて拡散板６１を設ける結果、光が拡散することによる輝度の減少、光透過性の低下による効率の減少、さらに、部品点数の増加による高コスト化のみならず、組立時の取扱性が悪化する事による不良の増加等の問題があった。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、ドットパターンイメージを除去しつつ、より薄型化、軽量化された薄型面状光源装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１の発明では、透光性材料からなる樹脂基板の少なくとも一つ以上の側端面付近に沿って一本または複数本の光源ランプを配置し、該樹脂基板の一面に光拡散反射物質を含んだ媒体で形成される散乱パターンを形成してなるサイドライト方式の面状光源装置において、前記樹脂基板の板厚を薄くし、前記樹脂基板の散乱パターンを形成する面に対向する全面を覆って、ヘーズ（曇価）９０〜９４％である一枚の拡散板を配置し、前記樹脂基板の板厚と前記拡散板のヘーズに対応して前記散乱パターンのパターンピッチを、Ｙ＝ａｅ bx （ａ、ｂは樹脂基板の板厚による定数、Ｘは、拡散板のヘーズ（曇価）（％）、Ｙは、光拡散反射物質を含んだ媒体のパターンピッチ（ｍｍ））の式から求められる間隔に設定し、ドットパターンイメージを除去したことを特徴とする薄型面状光源装置である。
【００１３】
請求項２の発明では、前記樹脂基板の厚さは１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする薄型面状光源装置である。
【００１５】
請求項３の発明では、前記パターンピッチは、拡散板のヘーズの関連において、約０．１ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする薄型面状光源装置である。
【００１６】
請求項４の発明では、前記散乱パターンを施す方法は、スクリーン印刷方式で行うことを特徴とする薄型面状光源装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の薄型面状光源装置は、図１に示される。１は、直線状の光源である光源ランプで、断面形状がほぼ矩形の樹脂基板２の一側端面３に沿って、所定の距離をおいて配置されている。樹脂基板２は、透光性の高いアクリル樹脂等で形成されている。樹脂基板２の側端面３に対向する以外の光源ランプ１の周面は、銀等を蒸着した反射フィルム４で覆われている。この様に反射フィルム４を設けることにより、光源ランプ１の表面から発した光線は、反射フィルム４で反射されるので、光線の多くが樹脂基板２の側端面３に到達する。
【００１８】
樹脂基板２の裏面５（図１の下側）には、光拡散反射物質を含んだ媒体により形成される散乱パターン６が施されている。本実施の形態においても、散乱パターンの形状は、従来例と同様にドット状の散乱パターン６とする。この散乱パターン６は、図２に示すように、光源ランプ１に近い側端面３から、側端面３と対向する側端面７に向かってドットの径が徐々に大きくなるように変化させて、密度が変化するように光拡散反射物質を含む媒体を塗液としてスクリーン印刷を行う。この時、各々のドットの中心から隣接するドットの中心までの距離をパターンピッチ８とする。
本発明においては、後に詳述する理由によりパターンピッチ８を従来と比較し細かくし、それに伴いドットの径を小さくした細かい散乱パターン６となるようにした。
【００１９】
光拡散反射物質を含んだ媒体で形成される散乱パターン６を樹脂基板２に施す方法は、光拡散反射物質（例えば、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム）等を、透光性物質（例えば、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂等）に分散させた塗料、印刷インク等の媒体を塗液としてスクリーン印刷等の方法で行うことができる。
そして、さらに樹脂基板２の裏面５の後方に、裏面５全面を覆う反射板９が配置されている。
【００２０】
樹脂基板２の光源ランプ１の配置する側端面３に対向する側端面７には、反射テープ等の反射材１０が付着されている。
また、樹脂基板２の表面１１側（図１の上側）には、上述した光拡散反射物質を含む媒体による散乱パターン６のみが浮いて見えるドットパターンイメージの除去のために拡散板１２が配置されている。この拡散板１２は、後述する理由により、ヘーズ（曇価）が９０〜９４（％）であるものを使用する。
【００２１】この時、拡散板１２のヘーズ（曇価）の値と樹脂基板２の板の厚さ（以下、板厚という）により、散乱パターン６のパターンピッチ８を、後述する式１から算出している。算出されたパターンピッチ８の規定値により、スクリーン印刷を樹脂基板２の裏面５に行い散乱パターン６としている。
【００２２】
上述した構成からなる面状光源装置における光線の進行状態が図３に示されている。光源ランプ１の符号１３で示す位置から発光する発光光線１４、１５、１６を選出して、これらの光線の進行状態を説明する。
まず、発光光線１４は、樹脂基板２内に進入し、樹脂基板２の裏面５に施された散乱パターン６に当たる光線である。発行光線１４は、散乱パターン６に当たると、散乱パターン６が光拡散反射物質を含む媒体で形成されているので、光線の大部分が光拡散反射物質に当たるため表面１１の方向に反射され拡散する。
【００２３】
散乱パターン６に当たって反射する光線のうち、一定の入射角で拡散板１２に進入する光線１７は、符号１８を付す光線のように拡散板１２を透過中に拡散され、一定の幅に広がりながら表面上に放射される。拡散板１２の拡散の度合いは、ヘーズ（曇価）に依存し、ヘーズ（曇価）が高いほど拡散する度合いが高くなる。
また、発光光線１４として散乱パターン６に当たる光線のうち、拡散板１２で反射され樹脂基板２へ再び進入する光線１９、２０は、散乱パターン６、反射板９にそれぞれ当たる。
【００２４】
光源ランプの符号１３で示す所定位置からの発光光線１５は、側端面３から樹脂基板２内に進入して、裏面５側へ向かい、散乱パターン６の施されてない部分に当たり、樹脂基板２の裏面５と空気との境界面で全反射して表面１１側へと進む。
また、発光光線１６は、樹脂基板２内に進入後、表面１１へと向かい空気との境界面で全反射し、裏面５側へと向かう。
両発光光線１５、１６は、樹脂基板２内を反射しながら、図３の左側へと向かうが、裏面５の散乱パターン６に当たると、拡散されるので光線１７、１８と同様に拡散板１２を透過して表面上へ放射される。
以上樹脂基板２の内部に進入した光線全ては、この動作を繰り返す。
【００２５】
本発明の薄型面状光源装置において、拡散板１２のヘーズ（曇価）と樹脂基板２の板厚により決定される式１から算出したパターンピッチ８は、従来の面状光源装置のパターンピッチ６９と比較すると小さいので、隣り合うパターン一つ一つの間隔が小さくなっている。したがって、散乱パターン６を構成する一つのパターンに当たり拡散板１２に進入する光線１７と、前記パターンに隣接するパターンに当たり拡散板１２に進入する光線１７との間隔が狭くなる。さらに、光線１７は、拡散板１２を透過中に、拡散され広がりを持つ（図３の光線１８）ので光線は重なり合う。このように、光線が重なり合うことによって、散乱パターン６の施されていない部分からも発光しているように見えるので、ドットパターンイメージを除去でき、均一な面状光源を実現できる。
【００２６】
本発明を実施する場合において、樹脂基板２は光を効率よく通過させる物質であれば良く、その透明性、加工性からアクリル樹脂が最も適している。しかしながら、本発明の実施としては、特にこれに限定されるものではなく、これに変えて、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂等の各種熱可塑性の透明樹脂等が使用可能である。また、アリルジグリコールカーボネイト樹脂等の熱硬化性透明樹脂や各種ガラス材料等の無機透明材料も場合によっては適用可能である。
【００２７】
【実施例】
まず、樹脂基板２の裏面５に施す、表面上に均一に光を放出させるための拡散反射物質を含む媒体による散乱パターン６のパターンピッチ８の大きさを決定するために、図１に示すような構成の面状光源装置のパターンピッチ８と拡散板１２のヘーズ（曇価）との関係を実験によって調べ、図４に示す表Ａを得た。
表Ａ（図４）において、縦軸はパターンピッチ（ｍｍ）であり、横軸はヘーズ（曇価）（％）である。表Ａに示されるように、樹脂基板の板厚１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍの四種の樹脂基板について、それぞれパターンピッチ８と拡散板１２のヘーズ（曇価）を変化させてグラフにした。
【００２８】
この表Ａの表中の曲線において、その曲線より下側の値のパターンピッチを施すと、拡散板１２により十分に光が拡散されて光同士が重なり合うために散乱パターン６が人間の目で視認不可能となる。（例えば、板厚３ｍｍの樹脂基板２において、ヘーズ９６％の拡散板１２を使用する時、パターンピッチ８を０．５ｍｍとすると曲線の下方に位置しているので、散乱パターン６を視認できないこととなり、一方、１ｍｍとすると曲線より上方に位置するので、散乱パターン６が視認できることとなる。）
このように、人間の目で視認不可能となることは、散乱パターン６だけが浮いて見えるドットパターンイメージが除去されるということを意味する。
【００２９】
この表Ａから、パターンピッチ８を導き出す式１を求めた。
【式１】
Ｙ＝ａｅｂＸ
ここで、ａ、ｂは樹脂基板の板厚による定数
Ｘは、拡散板のヘーズ（曇価） （％）
Ｙは、散乱パターンのパターンピッチ （ｍｍ）
以下、この式１を用いて、散乱パターン６のパターンピッチ８を算出する。
【００３０】
次に実施例−１、及び、比較例−１から比較例−６について以下に説明する。
本発明の実施例−１は、図１に示す構成の薄型面状光源装置である。
樹脂基板２は厚さ３ｍｍのアクリル板（２１０ｍｍ×１４５ｍｍ：住友化学株式会社製 スミペックスＥ）を用い、その樹脂基板２の長辺の一側端面３に沿って所定間隔をおいてほぼ当接するように、直線状の光源ランプ１が発光源として配置される。光源ランプ１は管外径φ２．６ｍｍの冷陰極管（ハリソン電機株式会社製）を使用する。光源ランプ１の周囲を覆う反射フィルム４は、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製 ＧＲ３８Ｗ）を使用しており、光源ランプ１の発光光線の多くを、樹脂基板２の側端面３に入射させるように作用する。
【００３１】
光源ランプ１が置かれている側端面３以外の側端面７にも、樹脂基板２内に進入して反射を繰り返す光線が、画面上以外から放出することを防ぐため反射材１０を配置している。この反射材１０も、反射フィルム４と同様に、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製 ＧＲ３８Ｗ）を用いている。
樹脂基板２の表面１１の全面を覆う拡散板１２は、厚さ１１０μｍのＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートしたフィルム（きもと株式会社製 １００ｓ）を使用する。この拡散板１２のヘーズ（曇価）は、ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した結果９２％であった。
【００３２】
樹脂基板２の板厚３ｍｍであるから、樹脂基板２に板厚により決定する定数ａ、ｂは、ａ＝０．００００２４４、ｂ＝０．１０９７５０３であり、式１は、
Ｙ＝０．００００２４４ｅ０．１０９７５０３Ｘ
となり、パターンピッチ８（Ｙ）を計算すると、０．６ｍｍである。したがって、０．６ｍｍ以下のパターンピッチ８であればドットパターンイメージは除去されることになる。
【００３３】
そこで光拡散反射物質としての二酸化チタンと、透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインク（株式会社セイコーアドバンス製 ＃２５００−超遅乾−１２０）を塗液として、図２に示すような径を徐々に変化させたドット状の散乱パターン６を、パターンピッチ８を０．５ｍｍとして、樹脂基板２の裏面５全面にスクリーン印刷をした。前記インクに含まれる溶剤は乾燥し除去した。
【００３４】
さらに、樹脂基板２の裏面５には、厚さ１８８μｍの白色ＰＥＴ樹脂性反射材（東レ株式会社製 １８８Ｅ６０Ｌ）からなる反射板９が全面を覆うように設けられている。 樹脂基板２の表面１１には、厚さ１１０μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００ｓ）を拡散板１２として、表面１１全面を覆うように設けられている。
【００３５】
比較例−１から比較例−６は、図７に示される従来技術の欄で説明した比較的大きなパターンピッチからなる構成の面状光源装置である。その面状光源装置の構成を以下に説明する。
【００３６】
比較例−１を以下に、図７に示す構成の面状光源装置を用いて説明する。
樹脂基板５１は厚さ３ｍｍのアクリル板（２１０ｍｍ×１４５ｍｍ：住友化学株式会社製 スミペックスＥ）を用い、その樹脂基板５１の長辺の一側端面５２に沿って所定間隔をおいてほぼ当接するように、直線状の光源ランプ５３が発光源として配置される。光源ランプ５３は、管外径φ２．６ｍｍの冷陰極管（ハリソン電機株式会社製）を使用する。光源ランプ５３の周囲を覆う反射フィルム５７は、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製 ＧＲ３８Ｗ）を使用しており、光源ランプ５３の発光光線の多くを、樹脂基板５１の側端面５２に入射させるようにする。
【００３７】
光源ランプ５３が置かれている以外の側端面５６にも、樹脂基板５１内に進入して反射を繰り返す光線が、画面上以外から放射することを防ぐために反射材５８を配置している。この反射材５８も、反射フィルム５７と同様に、ＰＥＴフィルムに銀を蒸着させて製造したフィルム（きもと株式会社製 ＧＲ３８Ｗ）を用いている。
【００３８】
また、樹脂基板５１の裏面５４には、光拡散反射物質としての二酸化チタンと透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインクを塗液としてドット状の散乱パターン５５を、全画面上で均一な発光強度になるように密度分布を与え、かつパターンピッチ６９を１ｍｍとして、スクリーン印刷を行った。このインク（株式会社セイコーアドバンス製 ＃２５００−超遅乾−１２０）に含まれる溶剤は乾燥させ除去した。
樹脂基板５１の裏面５４には、厚さ１８８μｍの白色ＰＥＴ樹脂製の反射材（東レ株式会社製 １８８Ｅ６０Ｌ）からなる反射板５９が裏面５４の全面を覆うように設けられている。
樹脂基板５１の表面６０には、厚さ１１０μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００Ｓ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。
この拡散板６１のヘーズ（曇価）をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定すると９２％であった。
【００３９】
比較例−２として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１００μｍでＰＥＴフィルムに不定形散乱材をコートした光拡散部材（きもと株式会社製 ７５ＰＢＡ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。他の構成については比較例−１と同様である。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は９５％であった。
【００４０】
比較例−３として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１２５μｍでＰＥＴフィルムに不定形散乱材をコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００ＰＢＵ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。他の構成については比較例−１と同様である。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は９８％であった。
【００４１】
比較例−４として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１１５μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００ＬＳ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。他の構成については比較例−１と同様である。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は８８％であった。
【００４２】
比較例−５として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１００μｍでＰＥＴフィルムに不定形散乱材をコートした光拡散部材（きもと株式会社製 ７５ＰＢＡ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は９５％であった。
【００４３】
また、比較例−５では樹脂基板５１の板厚３ｍｍであるから、樹脂基板の板厚で決定する定数ａ、ｂは、ａ＝０．００００２４４、ｂ＝０．１０９７５０３であり、実施例−１と同様に図４に示す表Ａから導き出した式１は、
Ｙ＝０．００００２４４ｅ０．１０９７５０３Ｘ
となり、パターンピッチ６９（Ｙ）を計算すると、０．８ｍｍとなる。したがって、０．８ｍｍより細かいパターンピッチ６９にすればドットパターンイメージを除去できる。ゆえに、樹脂基板５１の裏面５４には、光拡散反射物質としての二酸化チタンと、透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインクを塗液としてドット状の散乱パターン５５を、パターンピッチ６９を０．７ｍｍでスクリーン印刷をした。このインク（株式会社セイコーアドバンス製 ＃２５００−超遅乾−１２０）に含まれる溶剤は乾燥し除去した。
樹脂基板５１の裏面５４に施した散乱パターン５５のパターンピッチ６９の大きさを変えた以外は、比較例−２と同様の構成である。
【００４４】
比較例−６として作成される面状光源装置では、樹脂基板５１の表面６０に、厚さ１１５μｍでＰＥＴフィルムに散乱ビーズをコートした光拡散部材（きもと株式会社製 １００ＬＳ）を拡散板６１として、表面６０全面を覆うように設けられている。
この拡散板６１をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した際のヘーズ（曇価）は８８％であった。
【００４５】
また、比較例−６では、樹脂基板５１の板厚３ｍｍであるから、樹脂基板５１の板厚により決定する定数ａ、ｂは、ａ＝０．００００２４４、ｂ＝０．１０９７５０３であり、実施例−１と同様に図４に示す表Ａから導き出した式１は、
Ｙ＝０．００００２４４ｅ０．１０９７５０３Ｘ
となり、パターンピッチ６９（Ｙ）は０．４ｍｍとなる。したがって、０．４ｍｍより細かいパターンピッチ６９にすればドットパターンイメージを除去できる。ゆえに、樹脂基板５１の裏面５４には、光拡散反射物質としての二酸化チタンと透光性物質としてのアクリル・ビニル樹脂を含むインクを塗液としてドット状の散乱パターン５５を、パターンピッチ６９を０．３ｍｍでスクリーン印刷した。このインク（株式会社セイコーアドバンス製 ＃２５００−超遅乾−１２０）に含まれる溶剤は乾燥し除去した。
樹脂基板５１の裏面５４に施した散乱パターン５５のパターンピッチ６９の大きさを変えた以外は比較例−４と同様の構成である。
【００４６】
このような条件により制作された実施例−１、および比較例−１から比較例−６の合計７点の面状光源装置について、表面上の光の出射分布を測定した。
光源ランプ１（５３）としての冷陰極蛍光管には、インバータを用いて、管電流５ｍＡ、点灯周波数６０ＫＨｚの正弦波で点灯させる。
測定は、輝度測定装置Ｋとして輝度計（トプコン社製輝度計 ＢＭ−７）を使用する。図５（ａ）に示すように、面状光源装置のを縦横各それぞれ等分し、その二等分線の交点を基準点Ｏとする。基準点Ｏの法線上に輝度装置Ｋが位置する場所を０度として、図５（ｂ）のＡ−Ａ’矢視図に示すように、光源ランプ１（５３）の位置する側とその反対側に各々７０度まで移動させ、出射光の輝度を測定し出射分布を観測した。
【００４７】
図６（ａ）の表Ｂに実施例−１の出射分布を、（ｂ）の表Ｃに比較例−２、比較例−３および比較例−４の出射分布を示す。表Ｂ、表Ｃ共に縦軸が輝度（％）であり、横軸は視野角度（ｄｅｇ）である。表Ｂ、表Ｃから明らかなように、実施例−１が、正面方向に光線が集まることにより、高輝度になる。
【００４８】
実施例−１及び比較例−１から実施例−６の測定結果を表Ｄに示す。正面輝度は比較例−１の面状光源装置の正面輝度を１００（％）としたときの相対輝度で示す。
【表Ｄ】
実施例−１と比較例−１については、正面方向（観測側）が高輝度になる拡散板を使用しているが、樹脂基板の表面を全面覆うように設けている拡散板のへーズ（曇価）と樹脂基板の板厚により、散乱パターンのパターンピッチが式１で算出する値よりも比較例−１では大きいため、ドットパターンイメージが視認されてしまう。
拡散板のヘーズ（曇価）と樹脂基板の板厚が判れば、式１に代入することによりパターンピッチを算出してドットパターンイメージをすべて除去することが可能である。しかし、拡散板のへーズ（曇価）がおよそ９２（％）程度であれば、高輝度を有する薄型面状光源装置が得られることがわかった。
【００５０】
また、式１を導くために行った図４に示す表Ａの実験において、パターンピッチを施すにあたっては、すでに述べたようにスクリーン印刷方式により樹脂基板の裏面にインクを塗布して行っている。
このスクリーン印刷方式では、パターンピッチ０．１ｍｍ未満で樹脂基板に散乱パターンを施すことは技術的に不可能であるため、特許請求の範囲の欄の請求項４のパターンピッチの間隔の限定を行っている。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００５２】
請求項１の発明では、拡散板のヘーズ（曇価）を９０〜９４％としたことで、正面輝度が高輝度になり、また一枚の拡散板を用いたことで困難になるドットパターンイメージの除去を、パターンピッチを細かくして、光線を重なり合わせることによって行っている。また、拡散板を一枚のみ使用して構成しているので、構成部材が低減し、面状光源装置の製造が簡単であり不良の率が減少し、取扱性が良く、かつ低コストである。そして、一枚の拡散板を設けることから、面状光源装置全体としての厚さを薄くすることができ、薄型面状光源装置の薄型化、軽量化の目的を達成することができる。また、パターンピッチを、樹脂基板の板厚による定数、拡散板のヘーズ（曇価）を代入するＹ＝ａｅ bX の式から算出することで、樹脂基板内および拡散板で光が十分重なり合うことによって、ドットパターンイメージを除去できるパターンピッチの範囲が容易に判るので、本発明の薄型面状光源装置を作成することが簡単であり、実施例の輝度測定実験から明らかなように正面輝度も高輝度であり、効率が良い。
【００５３】
請求項２の発明では、樹脂基板の厚さをより薄くすることで、薄型面状光源装置の薄型化、軽量化が実現できる。その他請求項１の発明と同様の効果を奏する。
【００５５】
請求項３の発明では、散乱パターンを構成する光拡散反射物質の密度を変化することで面状の均一な発光を行うので、均一発光を行うための規定の散乱パターンを確実に施せるパターンの大きさを限定することで、薄型面状光源装置の性能を向上させ、不良を減少することができる。その他請求項１の発明と同様の効果を奏する。
【００５６】
請求項４の発明では、通常用いられているスクリーン印刷方式で散乱パターンの作成を行うことで、新たに設備投資を行って新しい技術を導入する必要はないので、低コストで本発明の薄型面状光源装置を製造することができる。その他請求項１の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の薄型面状光源装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例の薄型面状光源装置を構成する散乱パターンを示す図である。
【図３】本発明に係わる薄型面状光源装置内の光線の経路を示す光路図である。
【図４】拡散板のヘーズとパターンピッチの関係を示す図表である。
【図５】測定方法を説明するための薄型面状光源装置の模式図である。
【図６】本発明に係る薄型面状光源装置と比較例に関して視野角度を測定した結果を示す図表である。
【図７】従来の面状光源装置の構造を示す断面図である。
【図８】従来の面状光源装置を構成する散乱パターンを示す図である。
【図９】従来の面状光源装置の光線の経路を示す光路図である。
【符号の説明】
２ 樹脂基板
６ 散乱パターン
８ パターンピッチ
１２ 拡散板
Claims (4)
- 透光性材料からなる樹脂基板の少なくとも一つ以上の側端面付近に沿って一本または複数本の光源ランプを配置し、該樹脂基板の一面に光拡散反射物質を含んだ媒体で形成される散乱パターンを形成してなるサイドライト方式の面状光源装置において、
前記樹脂基板の板厚を薄くし、前記樹脂基板の散乱パターンを形成する面に対向する全面を覆って、ヘーズ（曇価）９０〜９４％である一枚の拡散板を配置し、前記樹脂基板の板厚と前記拡散板のヘーズに対応して前記散乱パターンのパターンピッチを、
Ｙ＝ａｅ bx
ａ、ｂは樹脂基板の板厚による定数
Ｘは、拡散板のヘーズ（曇価） （％）
Ｙは、光拡散反射物質を含んだ媒体のパターンピッチ （ｍｍ）
の式から求められる間隔に設定し、ドットパターンイメージを除去したことを特徴とする薄型面状光源装置。 - 前記樹脂基板の板厚は、１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の薄型面状光源装置。
- 前記パターンピッチは、拡散板のヘーズの関連において、約０．１ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１〜２記載の薄型面状光源装置。
- 前記散乱パターンを施す方法は、スクリーン印刷方式で行うことを特徴とする請求項１〜３記載の薄型面状光源装置。
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