JP3560273B2 - 両面面光源素子及びこれを用いた両面標示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駅や公共施設等における案内標示板や大型看板、あるいは高速道路や一般道路における種々の案内標識や交通標識等の標示装置を構成する面光源素子及びこれを用いた両面標示装置に関するものであり、さらに詳しくは、高い輝度を有するとともに、光出射面内での均一な輝度分布が得られる両面面光源素子及びこれを用いた両面標示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
案内標示板や大型看板等の標示装置、高速道路や一般道路での案内標識や交通標識等の標示装置においては、夜間の視認性、判読性を高めるために、内部照明方式と外部照明方式の２つの照明方式が採用されている。内部照明方式では、メタクリル板等の半透明のプラスチック板に切抜きや印刷等によって文字、図形、写真等を形成して標示板（標示素子）とし、この標示板の内側に光源を配置し、この光源により標示板を照らすようにしたものであり、光源としては直管形または環形の蛍光灯が一般的に使用されている。また、外部照明方式では、標示内容を形成した標示板の前面側の上方、下方、側方等に光源を配置し、この光源により標示板の全面を照らすようにしたもので、光源としては直管形の蛍光灯が一般的に使用されている。
【０００３】
このような従来の標示装置においては、標示板の全面の輝度分布が不均一となり、すなわち輝度の最大値／最小値の値が非常に大きくなり、このような方式では輝度分布の均一性が高く均一な明るさを有する標示装置を得ることは困難であった。この傾向は、外部照明方式において特に著しいものであった。また、内部照明方式においては、光源として使用する蛍光灯等が標示板を通して透けて見えるシースルー現象が起こるという問題点をも有していた。
【０００４】
ところで、標示装置としては両面側に標示を行うものが次第に利用されるようになってきている。このような両面標示装置においては、光源の有効利用の観点から、内部照明方式が採用されることが多い。その場合、上記問題点の回避のために、光源から標示板までの距離を大きくして両面の標示板の間隔を大きくすることが必要であった。即ち、輝度分布の均一性の向上とシースルー現象の回避とを図るためには、標示装置の厚さを厚くせざるを得なかった。これは、表示装置の薄型化の要求と逆行するものである。
【０００５】
そこで、本発明は、高い輝度を有するとともに、光出射面内での輝度分布の均一性に優れた両面面光源素子を提供することを目的とする。また、本発明は、このような両面面光源素子を用いた薄型化可能な両面標示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記した如き状況に鑑み、導光体の光出射面あるいはその裏面の構造について鋭意検討した結果、光出射面あるいはその裏面を特定の平均傾斜角を有する微細な凹凸形状からなる粗面あるいは多数のレンズ列からなる微細な凹凸面とすることによって、高い輝度を有するとともに、光出射面内での出射光の輝度分布の均一性に優れた両面面光源素子が得られることを見出し、本発明に到達したものである。
【０００７】
即ち、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
第１面側へ光を出射させる第１素子と、前記第１面側と反対側の第２面側へ光を出射させる第２素子とを備えており、
前記第１素子及び第２素子はそれぞれ、光源と、該光源に対向する少なくとも１つの側端面を光入射面とし、この光入射面と略直交する１つの面を光出射面とする導光体と、該導光体の光出射面側に配設され一方の面に頂角４０〜８０°の多数のプリズム列が互いに平行に形成された光変角シートとからなり、
前記導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面が平均傾斜角０．５〜７．５゜の微細構造を有しており、
前記第１素子と前記第２素子とを導光体の裏面どうしが反射面を介することなく対向するように配置しており、
前記光変角シートをプリズム面が導光体側となるように配設してなることを特徴とする両面面光源素子、
が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
第１面側へ光を出射させる第１素子と、前記第１面側と反対側の第２面側へ光を出射させる第２素子とを備えており、
前記第１素子及び第２素子はそれぞれ、光源と、該光源に対向する側端面を光入射面とし、この光入射面と略直交する１つの面を光出射面とするくさび状の導光体と、該導光体の光出射面側に配設された光変角シートとからなり、
前記導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面が平均傾斜角０．５〜２５°の微細構造を有しており、
前記くさび状の導光体の厚い側の側端面が光入射面とされており、
前記第１素子と前記第２素子とを導光体の裏面どうしが対向し且つ光入射面どうしが反対側に位置するように配置してなることを特徴とする両面面光源素子、
が提供される。
【０００９】
更に、本発明によれば、
以上の如き両面面光源素子の第１面側及び第２面側にそれぞれ第１及び第２の透過型標示素子を配置してなることを特徴とする両面標示装置、
が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明による両面面光源素子の第１の実施形態を示す部分斜視図である。
【００１２】
本発明の面光源素子は、図１に示したように、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとを有する。２はＣＤ方向に細長い光源である。該光源は、図示されているように第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとで共用してもよいし、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂのそれぞれの端部に別々のものを配置してもよい。また、光源を共用する場合も個別に配置する場合も、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂの一方の端部に配置してもよいし、対向する両方の端部に配置してもよい。
【００１３】
第１素子１２Ａは、光源２に対向する少なくとも一つの光入射面２２およびこれと略直交する光出射面２４を有する導光体４Ａと、導光体４Ａの光出射面２４に載置されたプリズムシート等のレンズシートからなる光変角シート６Ａと、導光体４Ａの光出射面２４と対向する裏面に付された反射面を有する反射フィルム８Ａとから構成される。
【００１４】
第２素子１２Ｂは、第１素子１２Ａと同等の構成を有し、光源に対向する少なくとも一つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する導光体４Ｂと、導光体４Ｂの光出射面に載置されたプリズムシート等のレンズシートからなる光変角シート６Ｂと、導光体４Ｂの光出射面と対向する裏面に付された反射面を有する反射フィルム８Ｂとから構成される。
【００１５】
第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとは、反射フィルム８Ａ，８Ｂどうしが対向するようにして、隣接配置されている。尚、以下において、第１素子１２Ａにつき説明されている内容は、配列の向きに関するものを除いて、第２素子１２Ｂにも当てはまる。
【００１６】
このような両面面光源素子において、光源２からＦ方向成分をもって光入射面２２を経て導光体８Ａ中に入射した光は、導光体４Ａの光出射面２４、その裏面あるいは該裏面に付された反射フィルム８Ａでの反射（全反射を含む）を繰り返して導光体４Ａ中を伝搬する。導光体４Ａの表面（光出射面２４）に凹凸を形成した場合には、凹凸部分に到達した光のうち凹凸に対して臨界角以下で入射する光は屈折して導光体４Ａの外へ出射し、臨界角を越える角度で入射する光は全反射して導光体４Ａを伝搬する。これは、光の進行方向が、スネルの法則に従って媒体の屈折率と入射した面の法線に対する光の入射角によって決定されることによる。
【００１７】
図２に、表面に凹凸を有する導光体４Ａでの光の屈折および反射を模式的に示した。臨界角以内の入射角ｉで凹凸部の斜面に入射した光は、スネルの法則によりｎｓｉｎｉ＝ｓｉｎｉ’（ｎは導光体４Ａの屈折率）の関係を満足する出射角ｉ’で導光体４Ａから出射する。一方、臨界角を越える入射角ｋで入射した光は、角度ｋ’（ｋ’＝ｋ）で全反射して導光体１内を伝搬する。一旦、凹凸部分に入射して反射した光は、次に凹凸部分に入射する際に入射角が変化するため、導光体４Ａ外へ出射する光が生ずる。平滑な裏面２６に入射する光のうちには臨界角以下で入射するものもあり、その光は裏面２６を経て導光体４Ａから出射する。この出射光は、裏面２６に付された反射フィルム８Ａによって、再び導光体４Ａ内へと戻される。
【００１８】
本発明者等は、第１素子１２Ａのような面光源素子において、光出射面２４内の或る点での光の出射強度（Ｉ）と光入射面端での出射光強度（Ｉ０ ）との関係は、出射率（α）、光入射面端からの距離（Ｌ’）および導光体４Ａの厚さ（ｔ）によって、実験的に次の式（１）を満足することを見出した。
【００１９】
Ｉ＝Ｉ０ （１−α／１００）Ｌ’／ｔ ・・・（１）
（１）式から、導光体４Ａの長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）が決まれば、光出射面２４内での出射光の輝度分布の均一性は出射率（α）に依存することがわかる。なお、厚さｔ（ｍｍ）の導光体４Ａの出射率（α）は、導光体４Ａの光入射面端から２０ｍｍ間隔で輝度の測定を行い、光入射面端からの距離（Ｌ’）と導光体４Ａの厚さ（ｔ）との比（Ｌ’／ｔ）と輝度の対数のグラフから、その勾配（Ｋ（ｍｍ−１））を求めて、次の（２）式によって求められる。
【００２０】
α＝（１−１０Ｋ ）×１００ ・・・ （２）
本発明においては、輝度分布の均一性の尺度として、次の（３）式で示されるバラツキ度（Ｒ％）を用いて、面光源素子における輝度分布の均一性についての評価および検討を行った。バラツキ度（Ｒ％）は、導光体４Ａのほぼ中央部（光源２の長手方向即ちＣＤ方向に関する中央部）において光入射面端から５０ｍｍ離れた点から対向する端部までの範囲内を５０ｍｍ間隔で輝度測定を行い、測定輝度の最大値（Ｉｍａｘ ）、測定輝度の最小値（Ｉｍｉｎ ）、測定輝度の平均値（Ｉａｖ）を求め、次の（３）式によって求める。
【００２１】
Ｒ％＝｛（Ｉｍａｘ −Ｉｍｉｎ ）／Ｉａｖ｝×１００ ・・・ （３）
その結果、出射率（α）とバラツキ度（Ｒ％）とは、導光体４Ａの長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）とに依存して特定の関係にあることが見出され、出射率（α）が大きくなるとバラツキ度（Ｒ％）はそれに伴って増加し、出射率（α）が一定であれば導光体４Ａの長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）との比（Ｌ／ｔ）が大きくなるに従ってバラツキ度（Ｒ％）も大きくなる。すなわち、一定の大きさの導光体４Ａにおいては、導光体４Ａの光出射面２４内での輝度分布の均一性（バラツキ度）は、導光体４Ａからの出射率（α）に依存するものであり、出射率（α）を制御することによって輝度分布の均一性を図ることができることがわかった。
【００２２】
一方、本発明者等は、導光体４Ａの表面（光出射面２４）を多数の微細な凹凸からなる粗面で構成した場合や、導光体４Ａの表面に光入射面２２と平行な方向即ちＣＤ方向に延びる多数のレンズ列を形成した場合に、粗面を構成する凹凸の勾配あるいはレンズ列を形成する傾斜面の勾配に依存して、導光体４Ａから出射する光の出射方向や出射率が変化することを見出した。微細な凹凸の粗面の場合には、この微細な凹凸形状を近似的に１つの勾配を有する斜面であると考える。ここで、この勾配としてＩＳＯ４２８７／１−１９８７で規定される平均傾斜角（θａ）を用いることができる。この平均傾斜角（θａ）が大きくなると、導光体４Ａからの出射光は光出射面２４の法線方向（導光体４Ａの厚さ方向即ちＡＢ方向）に近づいた出射光となる。また、平均傾斜角（θａ）が大きくなると、それに伴って導光体４Ａからの出射率（α）も高くなる。このことから、面光源素子の光出射面２４内での輝度分布の均一性は、導光体４Ａからの出射率（α）を低くすることによって高めることができ、平均傾斜角（θａ）を小さくすれば均一化が図れることを見出した。
【００２３】
また、本発明者等は、案内標示板や大型看板等の標示装置において使用される面光源素子としては、そのバラツキ度（Ｒ％）が４５０％以下のものであれば要求される良好な輝度分布均一性を満足することができ、このためには、粗面またはレンズ列の平均傾斜角を２５°以下とすることが必要であることを見出した。標示装置において使用される面光源素子のバラツキ度（Ｒ％）は、好ましくは、１００％以下更に好ましくは５０％以下である。
【００２４】
本発明においては、このような新たな知見に基づいて、導光体４Ａの光出射面２４及びその裏面２６の少なくとも一方の面を、平均傾斜角（θａ）が０．５〜２５゜好ましくは０．５〜７．５゜である粗面あるいは多数のレンズ列により構成することによって、導光体４Ａからの出射率（α）を十分に低下させることができ、面光源素子の光出射面２４内における輝度分布の均一化を図ることができたものである。これは、平均傾斜角（θａ）が０．５゜未満であると、導光体４Ａの光出射面２４から出射する全出射光量が低下して十分な輝度が得られなくなったり、光出射面２４からの出射光の出射角（光出射面２４の法線に対する角度）が大きくなり、プリズムシート等の光変角シート６Ａを使用しても十分に法線方向へ出射光を向けることができなくなるためである。逆に、平均傾斜角（θａ）が２５゜を超えると、導光体４Ａの出射率（α）が大きくなり標示装置用面光源素子として輝度の均一性が損なわれるためである。好ましくは、平均傾斜角（θａ）が１〜５゜の範囲であり、さらに好ましくは２〜４゜の範囲である。
【００２５】
導光体４Ａの大きさは特に限定されるものではないが、本発明の効果をより顕著に発揮させるためには、導光体４Ａの長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）との比（Ｌ／ｔ）が２００以下とするのが好ましい。Ｌ／ｔが２００を超えると、導光体４Ａの粗面やレンズ列の平均傾斜角（θａ）を小さくしても、光出射面内での輝度分布の均一性が十分に図れない傾向にあるためである。Ｌ／ｔは、好ましくは１５０以下、より好ましくは３０〜１００の範囲である。
【００２６】
導光体４Ａとしては、ガラスや合成樹脂等の透明板状体を使用することができる。合成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々の合成樹脂を用いることができ、この樹脂を押出成形、射出成形等の通常の成形方法で板状体に成形することによって導光体４Ａを製造することができる。特に、メタクリル樹脂が、その光線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも優れており、導光体用材料として好適である。特に、メタクリル樹脂として、メタクリル酸メチル単位が８０重量％以上である樹脂が好ましい。また、導光体４Ａ中には、ガラスビーズ、酸化チタン等の無機微粒子、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等の樹脂微粒子を光拡散材として分散させることもできる。
【００２７】
導光体４Ａに特定の平均傾斜角（θａ）をもつ微細構造を形成する加工方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、フッ酸等を用いた化学エッチングによって粗面を形成した金属製やガラス製等の型、ガラスビーズ等の微粒子をブラストして粗面化した型、ブラストと化学エッチングを併用して粗面を形成した型等を用いて、加熱プレス、射出成形等によって粗面を転写する方法、印刷法等によって透明な物質を凹凸状に導光体４Ａに塗布あるいは付着する方法、導光体４Ａをブラスト法やエッチング法等によって直接加工する方法等が挙げられる。
【００２８】
導光体４Ａの表面に形成する微細構造としては、平均傾斜角（θａ）が０．５〜２５゜であれば特に限定されるものではなく、例えば、マイクロレンズや多角錐や円錐の形態を２次元に多数配列してなるものや、断面が弧状のレンチキュラーレンズからなるレンズ列、断面が三角〜多角形状のプリズム列からなるレンズ列等が挙げられる。このようなレンズ列は、導光体４Ａの光入射面２２に平行な方向にレンズ列が延びるように形成される。レンズ列のピッチは、その用途によって適宜選択されるが、通常は２０μｍ〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００２９】
特定の平均傾斜角（θａ）の多数のレンズ列を形成する加工方法としては、例えば、化学エッチング、バイト切削、レーザー加工等によってレンズパターンを形成した金属製やガラス製等の型を用いて、透明基板を加熱プレスしたり、透明樹脂を射出成形することによって形成する方法、透明基板上に活性エネルギー線硬化性樹脂を塗布して活性エネルギー線の照射によって賦型硬化させてレンズパターンを転写する方法、導光体４Ａをエッチング、バイト切削、レーザー加工等によって直接加工する方法等が挙げられる。
【００３０】
本発明の面光源素子では、上記のような導光体４Ａの一方の端部（入射端面２２）に隣接して蛍光灯等の光源２を配置し、光出射面２４と対向する裏面２６には、反射面を有する反射フィルム８Ａを配置している。
【００３１】
図３に示されているように、光源２から導光体４Ａ，４Ｂへ有効に光を導入するために、光源２および導光体４Ａ，４Ｂの光入射面２２を内側に反射剤を塗布したケースやシート１０で覆うように構成することもできる。尚、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとで、それぞれ独自の光源を使用する場合には、図４に示されているように、第１素子１２Ａでは光源２Ａおよび導光体４Ａの光入射面２２を反射剤塗布のケースやシート１０Ａで覆い、第２素子１２Ｂでは光源２Ｂおよび導光体４Ｂの光入射面２２を反射剤塗布のケースやシート１０Ｂで覆う。この場合、光源２Ａと光源２ＢとをＥＦ方向に関して互いに反対側の端部に配置してもよい（即ち、例えば光源２Ａを図示されているようにＥ方向端部に配置し、光源２Ｂを図示と逆のＦ方向端部に配置する）。
【００３２】
導光体４Ａ，４Ｂとしては、図１，３，４に示されているように、光出射面２４及びその裏面（２６）の表面微細構造を除く全体形状が平行平板状のものを用いることができる。更には、図５に示されているようなくさび状（ＥＦ方向に厚さが徐々に減少するもの）を用いることもできる。この場合、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとで、それぞれ光源２Ａ，２Ｂを１つづつ用い、これら光源をＥＦ方向に関し反対側の端部に配置することができる。これにより、両面面光源素子の厚さを、全体にわたって均等なものとすることができる。あるいは、ＥＦ方向に関する両端部において厚さが中央に向かって徐々に減少するものを用いることができる。この場合、第１素子１２Ａでは光源２Ａ，２Ａ’をＥＦ方向に関し両端に配置し、第２素子１２Ｂでも光源２Ｂ，２Ｂ’をＥＦ方向に関し両端に配置する。光源２Ａ，２Ｂを共通化し、光源２Ａ’，２Ｂ’を共通化することも可能である。
【００３３】
本発明の面光源素子においては、通常、導光体４Ａからの出射光の出射方向は、光出射面２４の法線から６０〜８０゜の指向性を持った光となるため、出射光を法線方向等の特定方向へ変角させるために、導光体４Ａの上に光変角シート６Ａが載置される。この場合、使用される光変角シート６Ａとしては、拡散シートや、少なくとも一方の面に多数のレンズ単位が平行に形成されたレンズ面を有するレンズシートなどが挙げられる。導光体４Ａからの出射光の出射方向が光出射面２４の法線に対してなす角度が大きい場合には、多数のレンズ単位が平行に形成されたレンズ面を有するレンズシートが好適である。レンズシートに形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々の形状のものが使用され、例えば、プリズム形状（図７参照）、レンチキュラーレンズ形状、波型形状等が挙げられる。レンズシートのレンズ単位のピッチは３０μｍ〜２．０ｍｍ程度とすることが好ましい。プリズムシートを使用する場合には、図７に示されているように、そのプリズム頂角φは導光体からの出射光の出射角に応じて適宜選定されるが、一般的には３０〜１２０゜の範囲とすることが好ましい。プリズムシートのプリズム（プリズム列）の頂角を挟む第１のプリズム面Ｓ１及び第２のプリズム面Ｓ２がプリズムシートの法線Ｎの方向に対してなす傾き角φ１，φ２は、等しく設定することができる。しかし、これら傾き角φ１，φ２は、出射光に法線Ｎの方向以外の方向に指向性をもたせる場合には、互いに異なるように設定することができる。その場合、例えば、φ１を５〜４５°とし、φ２を１５〜８５°とすることができる。但し、標示板を観察する場合には、法線Ｎの方向に対して極端に大きく傾いた方向か観察することは希であるので、通常、φ１を３０〜４５°とし、φ２を３５〜５０°とする。
【００３４】
また、レンズシートの向きについても、導光体からの出射光の出射角に応じて適宜選定され、レンズ面が導光体側となるように載置してもよいし、逆向きに載置してもよい。通常、上記のような特定の平均傾斜角（θａ）を有する粗面や多数のレンズ列によって構成される表面を有する導光体４Ａを用いる場合には、頂角が４０〜８０゜のプリズムシートをプリズム面が導光体側となるように載置することによって、ほぼ導光体の光出射面１２の法線方向の出射光とすることができる。プリズムシートのプリズム頂角は５０〜７５゜であるのが好ましい。
【００３５】
本発明の面光源素子においては、光変角シート６Ａは、必要に応じて複数枚を重ね合わせて使用することができる。例えば、２枚のレンズシートを使用する場合には、２枚のレンズシートが、それぞれのレンズ列が互いに角度をなしてまたは平行するように積層して使用することができる。レンズシートは、それぞれのレンズ面が上側または下側のいずれの方向となるようにも載置することができ、また、双方のレンズシートのレンズ面が反対方向となるように載置することもできる。この場合、本発明の面光源素子においては、導光体４Ａに隣接する１枚目のレンズシートをレンズ面が導光体側となり、そのレンズ列が光源と平行となるように載置し、さらに２枚目のレンズシートをレンズ面が導光体と反対側となり、そのレンズ列が１枚目のレンズシートのレンズ列と直交するように載置することが好ましい。レンズシートとしてプリズムシートを使用する場合には、１枚目のプリズムシートとしてはプリズム頂角５０〜７５゜のものを使用し、２枚目のプリズムシートとしてはプリズム頂角が８０〜１００゜のものを使用することが好ましい。
【００３６】
レンズシートは、可視光透過率が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造することが好ましく、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、レンズシートの耐擦傷性、取扱い性、生産性等の観点から活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましい。また、レンズシートには、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添加剤を添加することもできる。レンズシートを製造する方法としては、押出成形、射出成形等の通常の成形方法が使用できる。活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてレンズシートを製造する場合には、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の透明樹脂からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂によってレンズ部を形成する。まず、所定のレンズパターンを形成したレンズ型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、透明基材を重ね合わせる。次いで、透明基材を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、レンズ型から剥離してレンズシートを得る。
【００３７】
本発明の面光源素子においては、上記したようなレンズシートとともに、拡散シート、カラーフィルター、偏光膜等、光学的に光を変角、集束、拡散させたり、その光学特性を変化させる種々の光学素子を使用することができる。また、光源２としては、一般的な直管型の蛍光灯が使用できるが、光源２の交換作業が困難な場合等には、複数の光ファイバーから構成されるラインライトを用いて別途設置された光源から光を伝送することもできる。
【００３８】
このようにして構成された第１素子１２Ａ及び第２素子１２Ｂの組に対して、第１面側（第１素子１２ＡのＡ方向側）及び第２面側（第２素子１２ＢのＢ方向側）にそれぞれ、図１に示される様に、メタクリル板等の半透明のプラスチック板に切抜きや印刷等によって文字、図形、写真等を形成して標示板（透過型標示素子）１４Ａ，１４Ｂを載置することによって、駅や公共施設等における案内標示板や大型看板等の標示装置が形成される。
【００３９】
図８は本発明による両面面光源素子の第２の実施形態を説明するための部分断面図である。本図において、上記図１〜７におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００４０】
本実施形態においては、第１素子１２Ａの反射面と第２素子１２Ｂの反射面とが共通の反射部材たる反射フィルム８に形成されている。これにより、構成部品点数を低減することができる。
【００４１】
図９は本発明による両面面光源素子の第３の実施形態を説明するための部分断面図である。本図において、上記図１〜８におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００４２】
本実施形態においては、反射面を介在させることなしに、第１素子１２Ａの導光体４Ａの平滑な裏面２６と第２素子１２Ｂの導光体４Ｂの平滑な裏面２６とが対向配置されている。これにより、図９に示されているように、臨界角以下の角度で導光体４Ａ側から裏面２６に入射する光は第１素子１２Ａを出射後直ちに第２素子１２Ｂに入射し、臨界角以下の角度で導光体４Ｂ側から裏面２６に入射する光は第２素子１２Ｂを出射後直ちに第１素子１２Ａに入射する。本実施形態によれば、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとの間での光の流通が存在するけれども、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとの間に反射面を介在させたのと同様な作用効果を構成部品点数を低減した上で得ることができる。
【００４３】
図１０は本発明による両面面光源素子の第４の実施形態を説明するための部分断面図である。本図において、上記図１〜９におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００４４】
本実施形態では、ちょうど上記第３の実施形態の第１素子１２Ａの導光体４Ａと第２素子１２Ｂの導光体４Ｂとを一体化したような単一導光体４が使用されている。即ち、該導光体４は、第１面側及び第２面側の双方（即ち両面側）に光出射面２４Ａ，２４Ｂが形成されている。これら光出射面２４Ａ，２４Ｂの構成は上記光出射面２４と同様である。尚、光出射面２４Ａ，２４Ｂのうちの一方のみを上記光出射面２４と同様な構成にし、他方を例えば平坦面としてもよい。本実施形態によれば、上記第３の実施形態と同等の作用効果が得られる。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００４６】
以下の実施例において、平均傾斜角（θａ）は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８７に従って、次のようにして得た。即ち、触針として０１０−２５２８（１μｍＲ、５５°円錐、ダイヤモンド）を用いた触針式表面粗さ計（東京精器社製：サーフコム５７０Ａ）にて、駆動速度０．０３ｍｍ／秒で表面粗さを測定した。この測定により得られたチャートより、その平均線を差し引いて傾斜を補正し、下記（４）〜（５）式によって計算して求めた：
Δａ＝（１／Ｌ”）∫０ Ｌ” ｜（ ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ・・・ （４）
θａ＝ｔａｎ−１Δａ ・・・ （５）
なお、ここでＬ”は触針で走査した距離、ｘは測定位置、ｆ（ｘ）は触針の変位を表す。
【００４７】
（実施例１）
ガラス板の表面を、粒径１２５〜１４９μｍのガラスビーズ（不二製作所社製：ＦＧＢ−１２０）を用い、ガラス板から吹付けノズルまでの距離を１０ｃｍとし、吹付け圧力を４Ｋｇ／ｃｍ２ でブラスト処理を行った。その後、フッ酸処理を行うことによりブラスト面の化学エッチングを行い、電鋳によりレプリカ型を取って得た電鋳型を用いて、５ｍｍ（厚さ）×１２００ｍｍ×８００ｍｍの透明アクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によって粗面を転写し、導光体とした。この導光体を２つ得た。得られた導光体の粗面の平均傾斜角（θａ）は、２．０°であった。
【００４８】
得られた２つの導光体のそれぞれについて、１２００ｍｍの１つの端面及び８００ｍｍの２つの端面に銀蒸着したＰＥＴフィルムを粘着加工して貼り付けた。そして、粗面化した光出射面どうしが互いに外側となるようにし、銀蒸着ＰＥＴフィルムの貼り付けられていない１２００ｍｍの端面どうしを対応させて、２つの導光体を重ね合わせ、導光体重ね合わせ体を得た。その際、２つの導光体の裏面どうしの間に銀蒸着したＰＥＴフィルムを介在させ、反射面を形成した。
【００４９】
銀蒸着ＰＥＴフィルムの貼り付けられていない１２００ｍｍの端面に隣接して、直管型の蛍光灯（２８Ｗ、管径１６ｍｍ、管長１１４９ｍｍ）を配置した。そして、各導光体の光出射面上に、ＰＥＴフィルム上に屈折率１．５３のアクリル系紫外線硬化型樹脂で頂角６３°、ピッチ５０μｍのプリズム列を平行に多数形成してなるプリズムシートを、プリズム面が導光体の光出射面側に向くように載置して、両面面光源素子とした。得られた両面面光源素子の法線方向の平均輝度は８２０Ｃｄ／ｍ２ でバラツキ度（Ｒ％）は１１０％であった。
【００５０】
以上のようにして得られた両面面光源素子のプリズムシートの上に、写真を印刷した透明アクリル樹脂板を透過型標示素子として配置して、両面看板を作製した。この両面看板は、明るく、輝度分布の均一性が良好であった。
【００５１】
（実施例２）
導光体重ね合わせ体を得る際に２つの導光体の裏面どうしの間に銀蒸着ＰＥＴフィルムを介在させないことを除いて、実施例１と同様にして両面面光源素子を得た。得られた両面面光源素子の法線方向の平均輝度は１０５０Ｃｄ／ｍ２ でバラツキ度（Ｒ％）は１０３％であった。
【００５２】
以上のようにして得られた両面面光源素子のプリズムシートの上に、写真を印刷した透明アクリル樹脂板を透過型標示素子として配置して、両面看板を作製した。この両面看板は、明るく、輝度分布の均一性が良好であった。
【００５３】
（実施例３）
プリズムシートとしてそのプリズム列の第１面及び第２面がプリズムシート法線方向とそれぞれ２６°，３７°の角度をなしているものを使用することを除いて、実施例２と同様にして両面面光源素子を得た。この両面面光源素子からの出射光の分布のピークは、法線方向に対して約１４°傾いた方向であった。
【００５４】
以上のようにして得られた両面面光源素子のプリズムシートの上に、写真を印刷した透明アクリル樹脂板を透過型標示素子として配置して、両面看板を作製した。この両面看板は、明るく、輝度分布の均一性が良好であった。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の両面面光源素子によれば、導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面に平均傾斜角０．５〜２５゜の微細構造を形成しているので、高い輝度を有するとともに、光出射面内での輝度分布の均一性に優れている。また、このような両面面光源素子を用いた本発明の両面標示装置は、容易に薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による両面面光源素子の第１の実施形態を示す部分斜視図である。
【図２】本発明による両面面光源素子の導光体における光の進行状態を示す図である。
【図３】本発明による両面面光源素子の第１の実施形態を示す部分断面図である。
【図４】本発明による両面面光源素子の第１の実施形態の変形例を示す部分断面図である。
【図５】本発明による両面面光源素子の導光体の形状の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明による両面面光源素子の導光体の形状の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明による両面面光源素子の第１の実施形態のプリズムシートを示す部分断面図である。
【図８】本発明による両面面光源素子の第２の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図９】本発明による両面面光源素子の第３の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図１０】本発明による両面面光源素子の第４の実施形態を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ａ，２Ｂ 光源
４，４Ａ，４Ｂ 導光体
６Ａ，６Ｂ 光変角シート
８，８Ａ，８Ｂ 反射フィルム
１０，１０Ａ，１０Ｂ 反射シート
１２Ａ 第１素子
１２Ｂ 第２素子
１４Ａ，１４Ｂ 透過型標示素子
２２，２２’ 光入射面
２４，２４Ａ，２４Ｂ 光出射面
２６ 裏面
【発明の属する技術分野】
本発明は、駅や公共施設等における案内標示板や大型看板、あるいは高速道路や一般道路における種々の案内標識や交通標識等の標示装置を構成する面光源素子及びこれを用いた両面標示装置に関するものであり、さらに詳しくは、高い輝度を有するとともに、光出射面内での均一な輝度分布が得られる両面面光源素子及びこれを用いた両面標示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
案内標示板や大型看板等の標示装置、高速道路や一般道路での案内標識や交通標識等の標示装置においては、夜間の視認性、判読性を高めるために、内部照明方式と外部照明方式の２つの照明方式が採用されている。内部照明方式では、メタクリル板等の半透明のプラスチック板に切抜きや印刷等によって文字、図形、写真等を形成して標示板（標示素子）とし、この標示板の内側に光源を配置し、この光源により標示板を照らすようにしたものであり、光源としては直管形または環形の蛍光灯が一般的に使用されている。また、外部照明方式では、標示内容を形成した標示板の前面側の上方、下方、側方等に光源を配置し、この光源により標示板の全面を照らすようにしたもので、光源としては直管形の蛍光灯が一般的に使用されている。
【０００３】
このような従来の標示装置においては、標示板の全面の輝度分布が不均一となり、すなわち輝度の最大値／最小値の値が非常に大きくなり、このような方式では輝度分布の均一性が高く均一な明るさを有する標示装置を得ることは困難であった。この傾向は、外部照明方式において特に著しいものであった。また、内部照明方式においては、光源として使用する蛍光灯等が標示板を通して透けて見えるシースルー現象が起こるという問題点をも有していた。
【０００４】
ところで、標示装置としては両面側に標示を行うものが次第に利用されるようになってきている。このような両面標示装置においては、光源の有効利用の観点から、内部照明方式が採用されることが多い。その場合、上記問題点の回避のために、光源から標示板までの距離を大きくして両面の標示板の間隔を大きくすることが必要であった。即ち、輝度分布の均一性の向上とシースルー現象の回避とを図るためには、標示装置の厚さを厚くせざるを得なかった。これは、表示装置の薄型化の要求と逆行するものである。
【０００５】
そこで、本発明は、高い輝度を有するとともに、光出射面内での輝度分布の均一性に優れた両面面光源素子を提供することを目的とする。また、本発明は、このような両面面光源素子を用いた薄型化可能な両面標示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記した如き状況に鑑み、導光体の光出射面あるいはその裏面の構造について鋭意検討した結果、光出射面あるいはその裏面を特定の平均傾斜角を有する微細な凹凸形状からなる粗面あるいは多数のレンズ列からなる微細な凹凸面とすることによって、高い輝度を有するとともに、光出射面内での出射光の輝度分布の均一性に優れた両面面光源素子が得られることを見出し、本発明に到達したものである。
【０００７】
即ち、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
第１面側へ光を出射させる第１素子と、前記第１面側と反対側の第２面側へ光を出射させる第２素子とを備えており、
前記第１素子及び第２素子はそれぞれ、光源と、該光源に対向する少なくとも１つの側端面を光入射面とし、この光入射面と略直交する１つの面を光出射面とする導光体と、該導光体の光出射面側に配設され一方の面に頂角４０〜８０°の多数のプリズム列が互いに平行に形成された光変角シートとからなり、
前記導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面が平均傾斜角０．５〜７．５゜の微細構造を有しており、
前記第１素子と前記第２素子とを導光体の裏面どうしが反射面を介することなく対向するように配置しており、
前記光変角シートをプリズム面が導光体側となるように配設してなることを特徴とする両面面光源素子、
が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
第１面側へ光を出射させる第１素子と、前記第１面側と反対側の第２面側へ光を出射させる第２素子とを備えており、
前記第１素子及び第２素子はそれぞれ、光源と、該光源に対向する側端面を光入射面とし、この光入射面と略直交する１つの面を光出射面とするくさび状の導光体と、該導光体の光出射面側に配設された光変角シートとからなり、
前記導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面が平均傾斜角０．５〜２５°の微細構造を有しており、
前記くさび状の導光体の厚い側の側端面が光入射面とされており、
前記第１素子と前記第２素子とを導光体の裏面どうしが対向し且つ光入射面どうしが反対側に位置するように配置してなることを特徴とする両面面光源素子、
が提供される。
【０００９】
更に、本発明によれば、
以上の如き両面面光源素子の第１面側及び第２面側にそれぞれ第１及び第２の透過型標示素子を配置してなることを特徴とする両面標示装置、
が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明による両面面光源素子の第１の実施形態を示す部分斜視図である。
【００１２】
本発明の面光源素子は、図１に示したように、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとを有する。２はＣＤ方向に細長い光源である。該光源は、図示されているように第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとで共用してもよいし、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂのそれぞれの端部に別々のものを配置してもよい。また、光源を共用する場合も個別に配置する場合も、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂの一方の端部に配置してもよいし、対向する両方の端部に配置してもよい。
【００１３】
第１素子１２Ａは、光源２に対向する少なくとも一つの光入射面２２およびこれと略直交する光出射面２４を有する導光体４Ａと、導光体４Ａの光出射面２４に載置されたプリズムシート等のレンズシートからなる光変角シート６Ａと、導光体４Ａの光出射面２４と対向する裏面に付された反射面を有する反射フィルム８Ａとから構成される。
【００１４】
第２素子１２Ｂは、第１素子１２Ａと同等の構成を有し、光源に対向する少なくとも一つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する導光体４Ｂと、導光体４Ｂの光出射面に載置されたプリズムシート等のレンズシートからなる光変角シート６Ｂと、導光体４Ｂの光出射面と対向する裏面に付された反射面を有する反射フィルム８Ｂとから構成される。
【００１５】
第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとは、反射フィルム８Ａ，８Ｂどうしが対向するようにして、隣接配置されている。尚、以下において、第１素子１２Ａにつき説明されている内容は、配列の向きに関するものを除いて、第２素子１２Ｂにも当てはまる。
【００１６】
このような両面面光源素子において、光源２からＦ方向成分をもって光入射面２２を経て導光体８Ａ中に入射した光は、導光体４Ａの光出射面２４、その裏面あるいは該裏面に付された反射フィルム８Ａでの反射（全反射を含む）を繰り返して導光体４Ａ中を伝搬する。導光体４Ａの表面（光出射面２４）に凹凸を形成した場合には、凹凸部分に到達した光のうち凹凸に対して臨界角以下で入射する光は屈折して導光体４Ａの外へ出射し、臨界角を越える角度で入射する光は全反射して導光体４Ａを伝搬する。これは、光の進行方向が、スネルの法則に従って媒体の屈折率と入射した面の法線に対する光の入射角によって決定されることによる。
【００１７】
図２に、表面に凹凸を有する導光体４Ａでの光の屈折および反射を模式的に示した。臨界角以内の入射角ｉで凹凸部の斜面に入射した光は、スネルの法則によりｎｓｉｎｉ＝ｓｉｎｉ’（ｎは導光体４Ａの屈折率）の関係を満足する出射角ｉ’で導光体４Ａから出射する。一方、臨界角を越える入射角ｋで入射した光は、角度ｋ’（ｋ’＝ｋ）で全反射して導光体１内を伝搬する。一旦、凹凸部分に入射して反射した光は、次に凹凸部分に入射する際に入射角が変化するため、導光体４Ａ外へ出射する光が生ずる。平滑な裏面２６に入射する光のうちには臨界角以下で入射するものもあり、その光は裏面２６を経て導光体４Ａから出射する。この出射光は、裏面２６に付された反射フィルム８Ａによって、再び導光体４Ａ内へと戻される。
【００１８】
本発明者等は、第１素子１２Ａのような面光源素子において、光出射面２４内の或る点での光の出射強度（Ｉ）と光入射面端での出射光強度（Ｉ０ ）との関係は、出射率（α）、光入射面端からの距離（Ｌ’）および導光体４Ａの厚さ（ｔ）によって、実験的に次の式（１）を満足することを見出した。
【００１９】
Ｉ＝Ｉ０ （１−α／１００）Ｌ’／ｔ ・・・（１）
（１）式から、導光体４Ａの長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）が決まれば、光出射面２４内での出射光の輝度分布の均一性は出射率（α）に依存することがわかる。なお、厚さｔ（ｍｍ）の導光体４Ａの出射率（α）は、導光体４Ａの光入射面端から２０ｍｍ間隔で輝度の測定を行い、光入射面端からの距離（Ｌ’）と導光体４Ａの厚さ（ｔ）との比（Ｌ’／ｔ）と輝度の対数のグラフから、その勾配（Ｋ（ｍｍ−１））を求めて、次の（２）式によって求められる。
【００２０】
α＝（１−１０Ｋ ）×１００ ・・・ （２）
本発明においては、輝度分布の均一性の尺度として、次の（３）式で示されるバラツキ度（Ｒ％）を用いて、面光源素子における輝度分布の均一性についての評価および検討を行った。バラツキ度（Ｒ％）は、導光体４Ａのほぼ中央部（光源２の長手方向即ちＣＤ方向に関する中央部）において光入射面端から５０ｍｍ離れた点から対向する端部までの範囲内を５０ｍｍ間隔で輝度測定を行い、測定輝度の最大値（Ｉｍａｘ ）、測定輝度の最小値（Ｉｍｉｎ ）、測定輝度の平均値（Ｉａｖ）を求め、次の（３）式によって求める。
【００２１】
Ｒ％＝｛（Ｉｍａｘ −Ｉｍｉｎ ）／Ｉａｖ｝×１００ ・・・ （３）
その結果、出射率（α）とバラツキ度（Ｒ％）とは、導光体４Ａの長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）とに依存して特定の関係にあることが見出され、出射率（α）が大きくなるとバラツキ度（Ｒ％）はそれに伴って増加し、出射率（α）が一定であれば導光体４Ａの長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）との比（Ｌ／ｔ）が大きくなるに従ってバラツキ度（Ｒ％）も大きくなる。すなわち、一定の大きさの導光体４Ａにおいては、導光体４Ａの光出射面２４内での輝度分布の均一性（バラツキ度）は、導光体４Ａからの出射率（α）に依存するものであり、出射率（α）を制御することによって輝度分布の均一性を図ることができることがわかった。
【００２２】
一方、本発明者等は、導光体４Ａの表面（光出射面２４）を多数の微細な凹凸からなる粗面で構成した場合や、導光体４Ａの表面に光入射面２２と平行な方向即ちＣＤ方向に延びる多数のレンズ列を形成した場合に、粗面を構成する凹凸の勾配あるいはレンズ列を形成する傾斜面の勾配に依存して、導光体４Ａから出射する光の出射方向や出射率が変化することを見出した。微細な凹凸の粗面の場合には、この微細な凹凸形状を近似的に１つの勾配を有する斜面であると考える。ここで、この勾配としてＩＳＯ４２８７／１−１９８７で規定される平均傾斜角（θａ）を用いることができる。この平均傾斜角（θａ）が大きくなると、導光体４Ａからの出射光は光出射面２４の法線方向（導光体４Ａの厚さ方向即ちＡＢ方向）に近づいた出射光となる。また、平均傾斜角（θａ）が大きくなると、それに伴って導光体４Ａからの出射率（α）も高くなる。このことから、面光源素子の光出射面２４内での輝度分布の均一性は、導光体４Ａからの出射率（α）を低くすることによって高めることができ、平均傾斜角（θａ）を小さくすれば均一化が図れることを見出した。
【００２３】
また、本発明者等は、案内標示板や大型看板等の標示装置において使用される面光源素子としては、そのバラツキ度（Ｒ％）が４５０％以下のものであれば要求される良好な輝度分布均一性を満足することができ、このためには、粗面またはレンズ列の平均傾斜角を２５°以下とすることが必要であることを見出した。標示装置において使用される面光源素子のバラツキ度（Ｒ％）は、好ましくは、１００％以下更に好ましくは５０％以下である。
【００２４】
本発明においては、このような新たな知見に基づいて、導光体４Ａの光出射面２４及びその裏面２６の少なくとも一方の面を、平均傾斜角（θａ）が０．５〜２５゜好ましくは０．５〜７．５゜である粗面あるいは多数のレンズ列により構成することによって、導光体４Ａからの出射率（α）を十分に低下させることができ、面光源素子の光出射面２４内における輝度分布の均一化を図ることができたものである。これは、平均傾斜角（θａ）が０．５゜未満であると、導光体４Ａの光出射面２４から出射する全出射光量が低下して十分な輝度が得られなくなったり、光出射面２４からの出射光の出射角（光出射面２４の法線に対する角度）が大きくなり、プリズムシート等の光変角シート６Ａを使用しても十分に法線方向へ出射光を向けることができなくなるためである。逆に、平均傾斜角（θａ）が２５゜を超えると、導光体４Ａの出射率（α）が大きくなり標示装置用面光源素子として輝度の均一性が損なわれるためである。好ましくは、平均傾斜角（θａ）が１〜５゜の範囲であり、さらに好ましくは２〜４゜の範囲である。
【００２５】
導光体４Ａの大きさは特に限定されるものではないが、本発明の効果をより顕著に発揮させるためには、導光体４Ａの長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）との比（Ｌ／ｔ）が２００以下とするのが好ましい。Ｌ／ｔが２００を超えると、導光体４Ａの粗面やレンズ列の平均傾斜角（θａ）を小さくしても、光出射面内での輝度分布の均一性が十分に図れない傾向にあるためである。Ｌ／ｔは、好ましくは１５０以下、より好ましくは３０〜１００の範囲である。
【００２６】
導光体４Ａとしては、ガラスや合成樹脂等の透明板状体を使用することができる。合成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々の合成樹脂を用いることができ、この樹脂を押出成形、射出成形等の通常の成形方法で板状体に成形することによって導光体４Ａを製造することができる。特に、メタクリル樹脂が、その光線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも優れており、導光体用材料として好適である。特に、メタクリル樹脂として、メタクリル酸メチル単位が８０重量％以上である樹脂が好ましい。また、導光体４Ａ中には、ガラスビーズ、酸化チタン等の無機微粒子、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等の樹脂微粒子を光拡散材として分散させることもできる。
【００２７】
導光体４Ａに特定の平均傾斜角（θａ）をもつ微細構造を形成する加工方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、フッ酸等を用いた化学エッチングによって粗面を形成した金属製やガラス製等の型、ガラスビーズ等の微粒子をブラストして粗面化した型、ブラストと化学エッチングを併用して粗面を形成した型等を用いて、加熱プレス、射出成形等によって粗面を転写する方法、印刷法等によって透明な物質を凹凸状に導光体４Ａに塗布あるいは付着する方法、導光体４Ａをブラスト法やエッチング法等によって直接加工する方法等が挙げられる。
【００２８】
導光体４Ａの表面に形成する微細構造としては、平均傾斜角（θａ）が０．５〜２５゜であれば特に限定されるものではなく、例えば、マイクロレンズや多角錐や円錐の形態を２次元に多数配列してなるものや、断面が弧状のレンチキュラーレンズからなるレンズ列、断面が三角〜多角形状のプリズム列からなるレンズ列等が挙げられる。このようなレンズ列は、導光体４Ａの光入射面２２に平行な方向にレンズ列が延びるように形成される。レンズ列のピッチは、その用途によって適宜選択されるが、通常は２０μｍ〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００２９】
特定の平均傾斜角（θａ）の多数のレンズ列を形成する加工方法としては、例えば、化学エッチング、バイト切削、レーザー加工等によってレンズパターンを形成した金属製やガラス製等の型を用いて、透明基板を加熱プレスしたり、透明樹脂を射出成形することによって形成する方法、透明基板上に活性エネルギー線硬化性樹脂を塗布して活性エネルギー線の照射によって賦型硬化させてレンズパターンを転写する方法、導光体４Ａをエッチング、バイト切削、レーザー加工等によって直接加工する方法等が挙げられる。
【００３０】
本発明の面光源素子では、上記のような導光体４Ａの一方の端部（入射端面２２）に隣接して蛍光灯等の光源２を配置し、光出射面２４と対向する裏面２６には、反射面を有する反射フィルム８Ａを配置している。
【００３１】
図３に示されているように、光源２から導光体４Ａ，４Ｂへ有効に光を導入するために、光源２および導光体４Ａ，４Ｂの光入射面２２を内側に反射剤を塗布したケースやシート１０で覆うように構成することもできる。尚、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとで、それぞれ独自の光源を使用する場合には、図４に示されているように、第１素子１２Ａでは光源２Ａおよび導光体４Ａの光入射面２２を反射剤塗布のケースやシート１０Ａで覆い、第２素子１２Ｂでは光源２Ｂおよび導光体４Ｂの光入射面２２を反射剤塗布のケースやシート１０Ｂで覆う。この場合、光源２Ａと光源２ＢとをＥＦ方向に関して互いに反対側の端部に配置してもよい（即ち、例えば光源２Ａを図示されているようにＥ方向端部に配置し、光源２Ｂを図示と逆のＦ方向端部に配置する）。
【００３２】
導光体４Ａ，４Ｂとしては、図１，３，４に示されているように、光出射面２４及びその裏面（２６）の表面微細構造を除く全体形状が平行平板状のものを用いることができる。更には、図５に示されているようなくさび状（ＥＦ方向に厚さが徐々に減少するもの）を用いることもできる。この場合、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとで、それぞれ光源２Ａ，２Ｂを１つづつ用い、これら光源をＥＦ方向に関し反対側の端部に配置することができる。これにより、両面面光源素子の厚さを、全体にわたって均等なものとすることができる。あるいは、ＥＦ方向に関する両端部において厚さが中央に向かって徐々に減少するものを用いることができる。この場合、第１素子１２Ａでは光源２Ａ，２Ａ’をＥＦ方向に関し両端に配置し、第２素子１２Ｂでも光源２Ｂ，２Ｂ’をＥＦ方向に関し両端に配置する。光源２Ａ，２Ｂを共通化し、光源２Ａ’，２Ｂ’を共通化することも可能である。
【００３３】
本発明の面光源素子においては、通常、導光体４Ａからの出射光の出射方向は、光出射面２４の法線から６０〜８０゜の指向性を持った光となるため、出射光を法線方向等の特定方向へ変角させるために、導光体４Ａの上に光変角シート６Ａが載置される。この場合、使用される光変角シート６Ａとしては、拡散シートや、少なくとも一方の面に多数のレンズ単位が平行に形成されたレンズ面を有するレンズシートなどが挙げられる。導光体４Ａからの出射光の出射方向が光出射面２４の法線に対してなす角度が大きい場合には、多数のレンズ単位が平行に形成されたレンズ面を有するレンズシートが好適である。レンズシートに形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々の形状のものが使用され、例えば、プリズム形状（図７参照）、レンチキュラーレンズ形状、波型形状等が挙げられる。レンズシートのレンズ単位のピッチは３０μｍ〜２．０ｍｍ程度とすることが好ましい。プリズムシートを使用する場合には、図７に示されているように、そのプリズム頂角φは導光体からの出射光の出射角に応じて適宜選定されるが、一般的には３０〜１２０゜の範囲とすることが好ましい。プリズムシートのプリズム（プリズム列）の頂角を挟む第１のプリズム面Ｓ１及び第２のプリズム面Ｓ２がプリズムシートの法線Ｎの方向に対してなす傾き角φ１，φ２は、等しく設定することができる。しかし、これら傾き角φ１，φ２は、出射光に法線Ｎの方向以外の方向に指向性をもたせる場合には、互いに異なるように設定することができる。その場合、例えば、φ１を５〜４５°とし、φ２を１５〜８５°とすることができる。但し、標示板を観察する場合には、法線Ｎの方向に対して極端に大きく傾いた方向か観察することは希であるので、通常、φ１を３０〜４５°とし、φ２を３５〜５０°とする。
【００３４】
また、レンズシートの向きについても、導光体からの出射光の出射角に応じて適宜選定され、レンズ面が導光体側となるように載置してもよいし、逆向きに載置してもよい。通常、上記のような特定の平均傾斜角（θａ）を有する粗面や多数のレンズ列によって構成される表面を有する導光体４Ａを用いる場合には、頂角が４０〜８０゜のプリズムシートをプリズム面が導光体側となるように載置することによって、ほぼ導光体の光出射面１２の法線方向の出射光とすることができる。プリズムシートのプリズム頂角は５０〜７５゜であるのが好ましい。
【００３５】
本発明の面光源素子においては、光変角シート６Ａは、必要に応じて複数枚を重ね合わせて使用することができる。例えば、２枚のレンズシートを使用する場合には、２枚のレンズシートが、それぞれのレンズ列が互いに角度をなしてまたは平行するように積層して使用することができる。レンズシートは、それぞれのレンズ面が上側または下側のいずれの方向となるようにも載置することができ、また、双方のレンズシートのレンズ面が反対方向となるように載置することもできる。この場合、本発明の面光源素子においては、導光体４Ａに隣接する１枚目のレンズシートをレンズ面が導光体側となり、そのレンズ列が光源と平行となるように載置し、さらに２枚目のレンズシートをレンズ面が導光体と反対側となり、そのレンズ列が１枚目のレンズシートのレンズ列と直交するように載置することが好ましい。レンズシートとしてプリズムシートを使用する場合には、１枚目のプリズムシートとしてはプリズム頂角５０〜７５゜のものを使用し、２枚目のプリズムシートとしてはプリズム頂角が８０〜１００゜のものを使用することが好ましい。
【００３６】
レンズシートは、可視光透過率が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造することが好ましく、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、レンズシートの耐擦傷性、取扱い性、生産性等の観点から活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましい。また、レンズシートには、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添加剤を添加することもできる。レンズシートを製造する方法としては、押出成形、射出成形等の通常の成形方法が使用できる。活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてレンズシートを製造する場合には、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の透明樹脂からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂によってレンズ部を形成する。まず、所定のレンズパターンを形成したレンズ型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、透明基材を重ね合わせる。次いで、透明基材を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、レンズ型から剥離してレンズシートを得る。
【００３７】
本発明の面光源素子においては、上記したようなレンズシートとともに、拡散シート、カラーフィルター、偏光膜等、光学的に光を変角、集束、拡散させたり、その光学特性を変化させる種々の光学素子を使用することができる。また、光源２としては、一般的な直管型の蛍光灯が使用できるが、光源２の交換作業が困難な場合等には、複数の光ファイバーから構成されるラインライトを用いて別途設置された光源から光を伝送することもできる。
【００３８】
このようにして構成された第１素子１２Ａ及び第２素子１２Ｂの組に対して、第１面側（第１素子１２ＡのＡ方向側）及び第２面側（第２素子１２ＢのＢ方向側）にそれぞれ、図１に示される様に、メタクリル板等の半透明のプラスチック板に切抜きや印刷等によって文字、図形、写真等を形成して標示板（透過型標示素子）１４Ａ，１４Ｂを載置することによって、駅や公共施設等における案内標示板や大型看板等の標示装置が形成される。
【００３９】
図８は本発明による両面面光源素子の第２の実施形態を説明するための部分断面図である。本図において、上記図１〜７におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００４０】
本実施形態においては、第１素子１２Ａの反射面と第２素子１２Ｂの反射面とが共通の反射部材たる反射フィルム８に形成されている。これにより、構成部品点数を低減することができる。
【００４１】
図９は本発明による両面面光源素子の第３の実施形態を説明するための部分断面図である。本図において、上記図１〜８におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００４２】
本実施形態においては、反射面を介在させることなしに、第１素子１２Ａの導光体４Ａの平滑な裏面２６と第２素子１２Ｂの導光体４Ｂの平滑な裏面２６とが対向配置されている。これにより、図９に示されているように、臨界角以下の角度で導光体４Ａ側から裏面２６に入射する光は第１素子１２Ａを出射後直ちに第２素子１２Ｂに入射し、臨界角以下の角度で導光体４Ｂ側から裏面２６に入射する光は第２素子１２Ｂを出射後直ちに第１素子１２Ａに入射する。本実施形態によれば、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとの間での光の流通が存在するけれども、第１素子１２Ａと第２素子１２Ｂとの間に反射面を介在させたのと同様な作用効果を構成部品点数を低減した上で得ることができる。
【００４３】
図１０は本発明による両面面光源素子の第４の実施形態を説明するための部分断面図である。本図において、上記図１〜９におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００４４】
本実施形態では、ちょうど上記第３の実施形態の第１素子１２Ａの導光体４Ａと第２素子１２Ｂの導光体４Ｂとを一体化したような単一導光体４が使用されている。即ち、該導光体４は、第１面側及び第２面側の双方（即ち両面側）に光出射面２４Ａ，２４Ｂが形成されている。これら光出射面２４Ａ，２４Ｂの構成は上記光出射面２４と同様である。尚、光出射面２４Ａ，２４Ｂのうちの一方のみを上記光出射面２４と同様な構成にし、他方を例えば平坦面としてもよい。本実施形態によれば、上記第３の実施形態と同等の作用効果が得られる。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００４６】
以下の実施例において、平均傾斜角（θａ）は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８７に従って、次のようにして得た。即ち、触針として０１０−２５２８（１μｍＲ、５５°円錐、ダイヤモンド）を用いた触針式表面粗さ計（東京精器社製：サーフコム５７０Ａ）にて、駆動速度０．０３ｍｍ／秒で表面粗さを測定した。この測定により得られたチャートより、その平均線を差し引いて傾斜を補正し、下記（４）〜（５）式によって計算して求めた：
Δａ＝（１／Ｌ”）∫０ Ｌ” ｜（ ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ・・・ （４）
θａ＝ｔａｎ−１Δａ ・・・ （５）
なお、ここでＬ”は触針で走査した距離、ｘは測定位置、ｆ（ｘ）は触針の変位を表す。
【００４７】
（実施例１）
ガラス板の表面を、粒径１２５〜１４９μｍのガラスビーズ（不二製作所社製：ＦＧＢ−１２０）を用い、ガラス板から吹付けノズルまでの距離を１０ｃｍとし、吹付け圧力を４Ｋｇ／ｃｍ２ でブラスト処理を行った。その後、フッ酸処理を行うことによりブラスト面の化学エッチングを行い、電鋳によりレプリカ型を取って得た電鋳型を用いて、５ｍｍ（厚さ）×１２００ｍｍ×８００ｍｍの透明アクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によって粗面を転写し、導光体とした。この導光体を２つ得た。得られた導光体の粗面の平均傾斜角（θａ）は、２．０°であった。
【００４８】
得られた２つの導光体のそれぞれについて、１２００ｍｍの１つの端面及び８００ｍｍの２つの端面に銀蒸着したＰＥＴフィルムを粘着加工して貼り付けた。そして、粗面化した光出射面どうしが互いに外側となるようにし、銀蒸着ＰＥＴフィルムの貼り付けられていない１２００ｍｍの端面どうしを対応させて、２つの導光体を重ね合わせ、導光体重ね合わせ体を得た。その際、２つの導光体の裏面どうしの間に銀蒸着したＰＥＴフィルムを介在させ、反射面を形成した。
【００４９】
銀蒸着ＰＥＴフィルムの貼り付けられていない１２００ｍｍの端面に隣接して、直管型の蛍光灯（２８Ｗ、管径１６ｍｍ、管長１１４９ｍｍ）を配置した。そして、各導光体の光出射面上に、ＰＥＴフィルム上に屈折率１．５３のアクリル系紫外線硬化型樹脂で頂角６３°、ピッチ５０μｍのプリズム列を平行に多数形成してなるプリズムシートを、プリズム面が導光体の光出射面側に向くように載置して、両面面光源素子とした。得られた両面面光源素子の法線方向の平均輝度は８２０Ｃｄ／ｍ２ でバラツキ度（Ｒ％）は１１０％であった。
【００５０】
以上のようにして得られた両面面光源素子のプリズムシートの上に、写真を印刷した透明アクリル樹脂板を透過型標示素子として配置して、両面看板を作製した。この両面看板は、明るく、輝度分布の均一性が良好であった。
【００５１】
（実施例２）
導光体重ね合わせ体を得る際に２つの導光体の裏面どうしの間に銀蒸着ＰＥＴフィルムを介在させないことを除いて、実施例１と同様にして両面面光源素子を得た。得られた両面面光源素子の法線方向の平均輝度は１０５０Ｃｄ／ｍ２ でバラツキ度（Ｒ％）は１０３％であった。
【００５２】
以上のようにして得られた両面面光源素子のプリズムシートの上に、写真を印刷した透明アクリル樹脂板を透過型標示素子として配置して、両面看板を作製した。この両面看板は、明るく、輝度分布の均一性が良好であった。
【００５３】
（実施例３）
プリズムシートとしてそのプリズム列の第１面及び第２面がプリズムシート法線方向とそれぞれ２６°，３７°の角度をなしているものを使用することを除いて、実施例２と同様にして両面面光源素子を得た。この両面面光源素子からの出射光の分布のピークは、法線方向に対して約１４°傾いた方向であった。
【００５４】
以上のようにして得られた両面面光源素子のプリズムシートの上に、写真を印刷した透明アクリル樹脂板を透過型標示素子として配置して、両面看板を作製した。この両面看板は、明るく、輝度分布の均一性が良好であった。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の両面面光源素子によれば、導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面に平均傾斜角０．５〜２５゜の微細構造を形成しているので、高い輝度を有するとともに、光出射面内での輝度分布の均一性に優れている。また、このような両面面光源素子を用いた本発明の両面標示装置は、容易に薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による両面面光源素子の第１の実施形態を示す部分斜視図である。
【図２】本発明による両面面光源素子の導光体における光の進行状態を示す図である。
【図３】本発明による両面面光源素子の第１の実施形態を示す部分断面図である。
【図４】本発明による両面面光源素子の第１の実施形態の変形例を示す部分断面図である。
【図５】本発明による両面面光源素子の導光体の形状の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明による両面面光源素子の導光体の形状の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明による両面面光源素子の第１の実施形態のプリズムシートを示す部分断面図である。
【図８】本発明による両面面光源素子の第２の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図９】本発明による両面面光源素子の第３の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図１０】本発明による両面面光源素子の第４の実施形態を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ａ，２Ｂ 光源
４，４Ａ，４Ｂ 導光体
６Ａ，６Ｂ 光変角シート
８，８Ａ，８Ｂ 反射フィルム
１０，１０Ａ，１０Ｂ 反射シート
１２Ａ 第１素子
１２Ｂ 第２素子
１４Ａ，１４Ｂ 透過型標示素子
２２，２２’ 光入射面
２４，２４Ａ，２４Ｂ 光出射面
２６ 裏面
Claims (5)
- 第１面側へ光を出射させる第１素子と、前記第１面側と反対側の第２面側へ光を出射させる第２素子とを備えており、
前記第１素子及び第２素子はそれぞれ、光源と、該光源に対向する少なくとも１つの側端面を光入射面とし、この光入射面と略直交する１つの面を光出射面とする導光体と、該導光体の光出射面側に配設され一方の面に頂角４０〜８０°の多数のプリズム列が互いに平行に形成された光変角シートとからなり、
前記導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面が平均傾斜角０．５〜７．５゜の微細構造を有しており、
前記第１素子と前記第２素子とを導光体の裏面どうしが反射面を介することなく対向するように配置しており、
前記光変角シートをプリズム面が導光体側となるように配設してなることを特徴とする両面面光源素子。 - 前記第１素子の光源と前記第２素子の光源とが共用されていることを特徴とする、請求項１に記載の両面面光源素子。
- 第１面側へ光を出射させる第１素子と、前記第１面側と反対側の第２面側へ光を出射させる第２素子とを備えており、
前記第１素子及び第２素子はそれぞれ、光源と、該光源に対向する側端面を光入射面とし、この光入射面と略直交する１つの面を光出射面とするくさび状の導光体と、該導光体の光出射面側に配設された光変角シートとからなり、
前記導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面が平均傾斜角０．５〜２５°の微細構造を有しており、
前記くさび状の導光体の厚い側の側端面が光入射面とされており、
前記第１素子と前記第２素子とを導光体の裏面どうしが対向し且つ光入射面どうしが反対側に位置するように配置してなることを特徴とする両面面光源素子。 - 前記光変角シートは少なくとも一方の面に多数のプリズム列が互いに平行に形成されたプリズムシートであることを特徴とする、請求項３に記載の両面面光源素子。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の両面面光源素子の第１面側及び第２面側にそれぞれ第１及び第２の透過型標示素子を配置してなることを特徴とする両面標示装置。
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