JP4446460B2 - 面光源装置、面光源装置用導光体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートパソコン、液晶テレビ等に使用される液晶表示装置、駅や公共施設等における案内標示板や大型看板、高速道路や一般道路における交通案内板や交通標識等の標示装置に使用される面光源装置およびそれに使用される導光体およびその導光体の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、輝度が高く、光出射面内での均一な輝度分布が得られ、光源からの光の利用効率を損なうことなく、光入射部近傍における輝度の高低差の発生を抑制することができる面光源装置および面光源装置用導光体および導光体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置、看板、交通案内板等に使用されている背面光源装置としては、ハウジング内に蛍光灯等の線状光源を複数本設置した直下方式、板状の導光体の側端面に線状光源を配置したエッジライト方式がある。しかし、直下方式の背面光源装置では、光源部の軽量化や薄型化を図ることが困難であるとともに、光源として使用する蛍光灯等が標示板から透けて見えるシースルー現象が起こりやすいため、軽量で薄型の背面光源装置としてエッジライト方式のものが多用されてきている。
【0003】
このようなエッジライト方式の背面光源装置は、通常、アクリル樹脂板等の板状透明材料を導光体とし、その側端面に対向して配置された光源からの光を側端面(光入射面)から導光体中に入射させ、入射した光を導光体の表面(光出射面)あるいは裏面に形成した光散乱部や導光体中に光拡散性微粒子を含有させる等の光出射機能を設けることにより、光出射面から出射させる面光源装置である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなエッジライト方式の面光源装置は、光入射面近傍の光出射面において出射光量の斑に起因する輝度の高い部分と輝度の低い部分が、特定の間隔で発生し、明暗ラインが視認されるという問題を有している。
【0005】
本発明は、輝度の低下や、全体の輝度の均斉度を損なうことなく、光出射面における光入射面近傍での出射光量の斑がなく、高い輝度均一性が得られる面光源装置、それに用いる導光体およびその製造方法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、このような状況に鑑み、導光体の光出射機構について検討を行った結果、光入射面近傍の光出射機能を調節し、輝度の変化率を小さくすることによって、輝度斑による明暗ラインの発生を抑止できることを見出し、本発明に到達したものである。
【0007】
すなわち、本発明の面光源装置用導光体は、少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有し、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の光入射面近傍の平均傾斜角が他の部分よりも大きく、前記光入射面近傍が、光入射面縁辺からの光入射面の厚さの3倍以上の幅を有する領域であることを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の面光源装置は、上記のような導光体の光入射面に対向して光源が配置されるとともに、導光体の光出射面に光変角シートが載置されていることを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の面光源装置は、光源と、少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有する導光体とを有し、前記導光体の光出射面の有効発光領域における輝度の変化率が10%/mm以下であることを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の面光源装置用導光体の製造方法は、少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有する光透過性板状体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面全体を粗面化した後、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の、光入射面の厚さの3倍以上の幅を有する領域である光入射面近傍を除いた領域を遮蔽部材で覆った状態で光入射面近傍を粗面化することを特徴とするものである。
【0011】
【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。
図1は、本発明による面光源装置用導光体の代表的実施形態を示す模式的斜視図である。本実施形態の面光源装置用導光体は、図1に示されているように、光透過性板状体の少なくとも一つの側端面を光入射面2とし、これと略直交する光出射面とを有している。さらに、導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面に粗面からなる指向性光出射機構や、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、V字状溝等の多数のレンズ列を光出射面と略平行に並列形成したレンズ面からなる指向性光出射機構を付与したり、導光体中に光拡散性微粒子を含有させ指向性光出射機構を付与することによって、光入射面と直交する面内の分布において指向性のある光を光出射面から出射させる。このような指向性出射光は、面内分布における出射光分布のピーク方向の光出射面となす角度が例えば10〜40°であることが好ましく、出射光分布の半値幅は例えば10〜40°であることが好ましい。
【0012】
また、指向性光出射機能部が付与されていない他の主面には、導光体からの出射光の光入射面と平行な面での指向性を制御するために、光入射面に対して略垂直の方向に延びる多数のレンズ列を配列形成したレンズ面を形成することが好ましい。例えば、光出射面に粗面を形成し、裏面に光入射面に対して略垂直方向に延びる多数のレンズ列を形成したレンズ面を形成してもよいし、光出射面にレンズ面を形成し裏面を粗面とするものであってもよい。導光体の裏面あるいは光出射面に光入射面に対して略垂直の方向に延びるレンズ列を形成する場合、そのレンズ列としてはプリズム列、レンチキュラーレンズ列、V字状溝等が挙げられるが、断面の形状が略三角形状のプリズム列とすることが好ましい。
【0013】
このようなプリズム列としては、その頂角が70〜150°の範囲であるものが好ましい。これは、頂角をこの範囲とすることによって導光体からの出射光を十分集光さることができ、面光源素子としての輝度の十分な向上を図ることができるためである。すなわち、プリズム頂角をこの範囲内とすることによって、光入射面に平行な主出射光を含む面において光度半値幅が35〜65°である集光された出射光を出射させることができ、面光源装置としての輝度を向上させることができる。なお、プリズム列を光出射面に形成する場合には、頂角は80〜100゜の範囲とすることが好ましく、プリズム列を裏面に形成する場合には、頂角は70〜80゜または100〜150゜の範囲とすることが好ましい。
【0014】
本発明においては、このような導光体の光出射面あるいは裏面の少なくとも一方の表面の光入射面近傍Aの平均傾斜角が他の部分Bの平均傾斜角よりも大きくなるように、導光体に指向性出射機構を付与することを特徴とする。このように、光入射面近傍Aの光出射率が他の部分Bの平均傾斜角よりも大きくすることによって、光入射面近傍Aでの出射光を調整し、面光源装置としての輝度の変化率を小さくすることができ、光入射面近傍Aでの輝度斑による明暗ラインの発生を抑止することができる。
【0015】
なお、他の部分Bは、導光体の光出射面の主要領域であり、この領域では全面における出射光の輝度の均一化を図ることから、通常は、指向性出射機構を略均一に形成することが好ましい。しかし、特定領域に輝度斑が発生する場合には、その領域部分のみの輝度を調整する目的で指向性出射機構を調整してもよい。
【0016】
また、光入射面近傍Aは、光入射面縁辺からの幅が光入射面の厚さの3〜8倍であることが好ましい。これは、光入射面近傍で発現する明暗ラインの輝度斑は光入射面の厚さの影響を受けるものであり、光入射面近傍Aの幅が光入射面縁辺から光入射面の厚さの3倍未満であると、光入射面近傍Aが輝度斑が発現する領域よりも狭くなり、輝度斑を抑止する効果を十分発揮することができなくなる傾向にあるためである。また、光入射面近傍Aの幅が光入射面縁辺から光入射面の厚さの8倍を超えると、光入射面近傍Aが輝度斑が発現する領域より広いくなり、光出射面全体での輝度の均一性を低下させる傾向にあるためである。通常の面光源装置用導光体では、光入射面近傍Aは光入射面縁辺から3〜30mmの領域とすることが好ましい。
【0017】
また、本発明においては、光入射面近傍Aの平均傾斜角θa1は1〜35°の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜30°の範囲であり、さらに好ましくは1〜25°の範囲である。これは、光入射面近傍Aの平均傾斜角θa1が1°未満であると、光入射面近傍Aで導光体からの出射光の散乱を十分に大きくすることができず、光入射面近傍Aでの輝度差を低減することができなくなる傾向にあるためである。また、光入射面近傍Aの平均傾斜角θa1が35°を超えると、光入射面近傍Aで出射する光量が大きくなりすぎ、光出射面全体としての輝度の均一性が損なわれる傾向にあるためである。
【0018】
また、他の部分Bの平均傾斜角θa2は0.3〜30°の範囲とすることが、光出射面内での輝度の均斉度を図る点から好ましく、より好ましくは0.4〜28°の範囲であり、さらに好ましくは0.5〜23°の範囲である。この平均傾斜角θa2は、導光体の厚さ(t)と入射光が伝搬する方向の長さ(L)との比(L/t)によって最適範囲が設定されることが好ましい。すなわち、導光体としてL/tが50〜250程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θa2を0.3〜10°の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは0.4〜8°の範囲であり、より好ましくは0.5〜5°の範囲である。また、導光体としてL/tが50以下程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θa2を3〜30°の範囲とすることが好ましく、より好ましくは4〜28°の範囲であり、さらに好ましくは5〜23°の範囲である。
【0019】
さらに、光入射面近傍Aの平均傾斜角θa1と他の部分Bの平均傾斜角θa2との比(θa1/θa2)が、1より大きく4以下であることが好ましく、より好ましくは1.1〜3.5の範囲であり、さらに好ましくは1.2〜3.3の範囲である。これは、θa1/θa2が1以下であると、θa1がθa2よりも小さくなり光入射面近傍Aで導光体からの出射光の散乱を十分に大きくすることができず、光入射面近傍Aでの輝度斑を低減することができなくなる傾向にあるためである。また、θa1/θa2が4を超えると、相対的にθa1とθa2の差が大きくなり過ぎるため、光出射面全体としての輝度の均一性が損なわれる傾向にあるためである。
【0020】
光入射面近傍Aの平均傾斜角θa1は、導光体の厚さ(t)と入射光が伝搬する方向の長さ(L)との比(L/t)によって他の部分Bの平均傾斜角θa2に応じて最適範囲が設定されることが好ましい。すなわち、導光体としてL/tが50〜250程度のものを使用する場合は、光入射面近傍Aの平均傾斜角θa1は、θa2の1.2〜3.5倍の範囲とすることが好ましく、より好ましくは1.3〜3.3倍の範囲である。また、導光体としてL/tが50以下程度のものを使用する場合は、光入射面近傍Aの平均傾斜角θa1は、θa2の1.1〜2.5倍の範囲とすることが好ましく、より好ましくは1.2〜2.3倍の範囲である。
【0021】
また、本発明においては、光出射面内での急激な平均傾斜角の変化は輝度の急激な変化を招き、輝度変化が容易に視覚されてしまうため、光入射面近傍Aのと他の部分Bとの境界部において、平均傾斜角を徐々に変化させることが光出射面全体での輝度の均一化の観点から好ましい。
【0022】
なお、本発明において、導光体の表面に形成される粗面やレンズ面の平均傾斜角θaは、ISO4287/1−1984に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をxとして、得られた傾斜関数f(x)から次の(1)式および(2)式を用いて求めることができる。ここで、Lは測定長さであり、Δaは平均傾斜角θaの正接である。
【0023】
【数1】
【数2】
さらに、このような導光体としては、光入射面近傍Aの光出射率は0.5〜15%の範囲であることが好ましい。これは、光入射面近傍Aの光出射率が0.5%未満であると、光入射面近傍Aで導光体からの出射光の散乱を十分に大きくすることができず、光入射面近傍Aでの輝度斑を低減することができなくなる傾向にあるためである。また、光入射面近傍Aの光出射率が15%を超えると、光入射面近傍Aで出射する光量が大きくなりすぎ、光出射面全体としての輝度の均一性が損なわれる傾向にあるためである。また、その他の部分Bの光出射率は0.2〜10%の範囲にあるものが好ましい。これは、光出射率が0.2%より小さくなると導光体から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が10%より大きくなると光源近傍で多量の光が出射して、光出射面内での光の進行方向における光の減衰が著しくなり、光出射面での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。
【0024】
本発明において、導光体からの光出射率は次のように定義される。光出射面の光入射面側の端縁での出射光の光強度(I0)と光入射面側の端縁から距離Lの位置での出射光強度(I)との関係は、導光体の厚さ(Z方向寸法)をtとすると、次の(3)式のような関係を満足する。
【0025】
【数3】
ここで、定数αが光出射率であり、光出射面における光入射面と直交するX方向での単位長さ(導光体厚さtに相当する長さ)当たりの導光体から光が出射する割合(%)である。この光出射率αは、縦軸に光出射面からの出射光の光強度の対数と横軸に(L/t)をプロットすることで、その勾配から求めることができる。光出射率αは、指向性光出射機能である粗面やレンズ面の平均傾斜角θaや光拡散性微粒子の混入割合と密接な関係にある。
【0026】
本発明において、導光体の光出射面あるいはその裏面の光入射面近傍Aの平均傾斜角θa1を他の部分Bの平均傾斜角θa2より大きくする方法としては、例えば、導光体の粗面化する面全体を粗面化処理した後、粗面化した面あるいはその裏面の少なくとも一方の表面の光入射面近傍Aを除いた他の部分Bを遮蔽部材で覆った状態で光入射面近傍Aのみを再び粗面化処理する方法が挙げられる。この光入射面近傍Aの粗面化処理は複数回繰り返して施すこともできる。また、導光体の光出射面あるいはその裏面レンズ面を形成する場合には、形成するレンズの傾斜角を光入射面近傍Aを他の部分Bより大きくしたレンズパターンを形成した型を用いることによって容易に製造することができる。さらに、導光体中に光拡散性微粒子を均一に含有させた導光体あるいは傾斜角が均一な多数のレンズ列を形成した導光体を、その光入射面近傍Aのみを粗面化処理することによっても得ることができる。中でも、平均傾斜角の大きな光入射面近傍Aと他の部分Bとの光出射率、光散乱等の出射特性の相違による両領域の境界の視認性を低減でき、面光源装置としての均一性を向上させる観点から、導光体の粗面化する面全体を粗面化処理した後、光入射面近傍Aのみを再び粗面化処理する方法が好ましい。
【0027】
また、光入射面近傍Aを再度粗面化する際に、使用される遮蔽部材を導光体の表面から離して設置することで、光入射面近傍Aと他の部分Bとの境界部を任意の範囲で粗面化の度合いを徐々に変化させ、平均傾斜角を徐々に変化させることができ、光入射面近傍Aと他の部分Bとの光出射率、光散乱等の出射特性の相違による両領域の境界の視認性を低減でき、面光源装置としての均一性を向上させることができるため好ましい。この場合、遮蔽部材と導光体の表面の距離は、5〜150mmの範囲で調整することが好ましい。これは、遮蔽部材と導光体3の表面の距離が5mm未満であると、光入射面近傍Aと他の部分Bとの境界の視認性を低減させることができなくなる傾向にあり、逆に150mmを超えると遮光部材を使用する効果が損なわれる傾向にあるためである。
【0028】
導光体の表面を粗面化処理する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ガラスビーズ、アルミナ粒子等の微粒子を吹き付けて粗面化した型、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型を作製後、直接または電鋳などによるレプリカ品を金型として使用し、射出成形、押出し成形または加熱プレス等によって粗面を転写する方法等が挙げられる。また、印刷法等によって凹凸物質を塗布あるいは付着する方法、導光体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も使用することができる。
【0029】
本発明における導光体としては、ガラスや合成樹脂等の光透過率の高い板状体を使用することができる。合成樹脂としては、メタクリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、環状ポリエレフィン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る。特に、メタクリル系樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主構成単位とする樹脂であり、メタクリル酸メチル単位が80重量%以上であるものが好ましい。
【0030】
導光体の表面に形成する粗面やプリズム列などの表面構造を形成するに際しては、光透過性合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって本体の成形と同時に形状付与してもよい。また、ポリエステル系樹脂、メタアクリル系樹脂、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等からなる光透過性フィルムあるいはシート等の基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またはレンズ列配列構造を表面に形成したシートを接着、融着等の方法によって導光体に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多管能(メタ)アクリル化合物、ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル類、アリル化合物、(メタ)アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
【0031】
なお、本発明では、導光体の光出射面またはその裏面に指向性光出射機能を持たせる代わりにあるいはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散し指向性光出射機能を付与したものでもよいが、光出射面またはその裏面の少なくとも一方の表面を粗面あるいはレンズ面とする方法が好ましい。これは、導光体内部に光拡散性微粒子を含有させる方法では、光拡散性微粒子の混入割合を部分的に任意に変化させることが非常に困難であるが、導光体の光出射面またはその裏面の少なくとも一方の表面を粗面あるいはレンズ面とする方法では、部分的に任意に粗面化の度合いを制御することが容易であるとともに、平均傾斜角の大きな光入射面近傍Aと他の部分Bとの光出射率、光散乱等の出射特性の相違による両領域の境界の視認性を低減でき、面光源装置としての均一性を向上させることができるためである。また、本発明において、導光体としては、図1に示したようなくさび状の形状に限定されるものではなく、厚さの均一な板状、船型状等の種々の形状のものが使用できる。
【0032】
次に、上記のような導光体を用いた本発明の面光源装置について、図2を参照して説明する。図2は、本発明による面光源装置の代表的実施形態を示す模式的斜視図である。
【0033】
本発明の面光源装置は、少なくとも一つの側端面を光入射面2とし、これと略直交する一つの表面を光出射面とする導光体1と、この導光体1の光入射面2に対向して配置され光源リフレクター4で覆われた光源3と、導光体1の光出射面上に配置された光変角シート6と、導光体1の光出射面の裏面に配置された光反射素子5とから構成される。
【0034】
光変角シート6は、導光体1の光出射面上に配置される。光変角シート6の2つの主面は互いに対向しており、それぞれ全体として導光体1の光出射面と略平行に位置する。主面のうちの一方(導光体の光出射面側に位置する主面)が入光面とされており、他方が出光面とされている。光変角シート6は、導光体1からの指向性出射光を目的の方向に変角させる機能を果たすものであり、拡散シート、少なくとも一方の面に多数のレンズ単位が並列して形成されたレンズ面を有するレンズシート等を使用することができるが、本発明のように指向性の高い光を出射する導光体1の場合には、レンズシートを使用することが特に好ましい。
【0035】
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、レンチキュラーレンズ形状、フライアイレンズ形状、波型形状等が挙げられが、中でも断面略三角形状の多数のプリズム列が配列されたプリズムシートが特に好ましい。プリズムシートを使用する場合には、各プリズム列のプリズム頂角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50〜120゜の範囲とすることが好ましい。また、プリズム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。
【0036】
本発明においては、図2に示したように、導光体の光出射面側にプリズム面が位置するようにプリズムシートを載置する場合に適しており、この場合、プリズムシートの入光面に形成されたプリズム列のプリズム頂角は50〜80°の範囲とすることが好ましく、この角度範囲内であれば導光体3からの指向性のある出射光を全反射作用により目的の方向に効率よく方向を変更させることができる。プリズム頂角は、より好ましくは55°〜75°の範囲であり、さらに好ましくは60°〜70°の範囲である。入光面に形成されるプリズム列は、導光体1からの出射光を目的の方向(例えば面光源装置法線方向)に変換する光進行方向変換機構を達成できるものであれば断面三角形状のプリズム列に限定されるものではなく、例えばプリズム列の頂部や谷部を曲線としたもの、プリズム面を曲面としたもの等を用いることも可能である。
【0037】
光変角シート6として使用されるレンズシートは、前述の導光体と同様の光透過率が高い材料を用いて製造することが好ましく、例えば、メタアクリル系樹脂、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、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前述したような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。
【0038】
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、メタアクリル系樹脂、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樹脂からなる光透過性フィルムあるいはシート等の基材上に、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、基材を重ね合わせる。次いで、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。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能(メタ)アクリル化合物、ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル類、アリル化合物、(メタ)アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
【0039】
光源3は、導光体1の光入射面2と同方向に延在する線状の光源であり、例えば蛍光ランプや冷陰極管を用いることができる。光源3としては、図2に示した線状光源の他、LED等の点光源、単体または複数のLEDから構成されるラインライト等を使用することもでき、光ファイバーや、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。
【0040】
光源リフレクタ4は光源2の光をロスを少なく導光体1へ導くものである。材質としては、例えば表面に金属蒸着反射層有するプラスチックフィルムを用いることができる。光源リフレクタ4は、光反射素子5の端縁部外面から光源3の外面を経て光変角シート6の出光面端縁部へと巻きつけられる。他方、光源リフレクタ4は、光変角シート6を避けて、光反射素子5の端縁部外面から光源3の外面を経て導光体1の光出射面端縁部へと巻きつけることも可能である。このような光源リフレクタ4と同様な反射部材を、導光体1の光入射面以外の側端面に取り付けてもよい。
【0041】
また、光反射素子5としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチック反射シートを用いることができる。光反射素子5としては、反射シートに代えて、導光体1の裏面に金属蒸着等により形成された光反射層等とすることもできる。
【0042】
以上のような構成による本発明の面光源装置では、面光源装置の光出射面の有効発光領域(導光体1の光出射面の額縁部を除いた実際に光が出射される領域)において、輝度の変化率が10%/mm以下であることを特徴とする。これは、光出射面における光入射面近傍Aに発現する明暗ラインである輝度斑は、互いに近接する点間の輝度変化が大きいことに起因するものであり、この輝度の変化率を1mmあたり10%以下とすることによって、光出射面における光入射面近傍Aの輝度斑による明暗ラインの視認性が抑制されるためである。このような輝度の変化率は、好ましくは8%/mm以下の範囲であり、より好ましくは5%/mm以下の範囲である。
【0043】
本発明においては、面光源装置の発光面全体での輝度の変化率が上記のような範囲にあればよいが、特に、発光面の光入射面近傍Aにおける輝度の変化率が上記のような範囲にあり、他の部分Bにおける輝度の変化率が5%/mm以下の範囲とすることが好ましく、より好ましくは4%/mm以下の範囲であり、さらに好ましくは3%/mm以下の範囲である。
【0044】
本発明において、面光源装置の輝度の変化率ΔL(%/mm)は、光入射部近傍Aの輝度分布測定で得られた画像から、光入射面側から対面側までを1mmピッチのグレースケール値をとり、次の(4)式によって算出したものである。式中、Liは測定点iの輝度、Ljは測定点iに隣接する測定点jの輝度、dは測定点間の距離を示す。
【0045】
【数4】
以上のような本発明の面光源装置の発光面(光変角シート6の出光面)上に、液晶表示素子を配置することにより、ノートパソコン、液晶テレビ、携帯情報端末、携帯電話等に使用される液晶表示装置として使用することができる。また、面光源装置の光出射面側に、メタクリル板等の半透明のプラスッチク板に切抜きや印刷等によって文字、図形、写真等を形成した標示板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、交通標識等の標示装置として使用することができる。
【0046】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【0047】
平均傾斜角
触針式表面粗さ計(東京精器社製サーフコム570A型)にて、触針として1μmR、55゜円錐ダイヤモンド針(010−2528)を用いて、駆動速度0.03mm/秒で測定した。抽出曲線の平均線から、その平均線を差し引いて傾斜の補正を行った後、前記(1)式および(2)式に従ってその曲線を微分した曲線の中心線平均値を求めた。
【0048】
光入射部近傍の輝度分布測定
CCDカメラ(ソニー社製XC−003型)を用い、面光源装置における発光面側中央部について、図3に示したように有効発光領域における光入射面側の端縁から対面側の端縁にわたる40mm幅、中央から左右に30mmずつの範囲7の画像を入力し、入力した画像を8bitグレースケールとし、これを輝度値に変換した。発光部端からの距離と輝度値と関係を表すのグラフを作成した。
【0049】
中央列の輝度分布測定
輝度計(TOPCOM社製BM−7)を用い、面光源装置の有効発光領域における光入射面側から対面側までの法線輝度を測定した。このとき、光入射面と平行方向については、図4に示す通り略中央列8について測定を行った。有効発光領域における光入射側からの距離と法線輝度値との関係を表すグラフを作成した。
【0050】
実施例1
鏡面仕上げをした有効面積290mm×216mm、厚さ3mmのステンレス板の表面を、粒径53μm以下のガラスビーズ(不二製作所社製FGB−400)を用いて、ステンレス板から吹付けノズルまでの距離を50cmとして、吹付け圧力3.5kgf/cm2で全面にブラスト処理を行った。次いで、ブラスト処理を施したステンレス板の一つの長辺端面近傍の幅15mm以外の部分を覆うようにアクリル樹脂製遮蔽板を、ステンレス板の表面から150mm離して配置し、このステンレス板の光入射面近傍に対応する位置にステンレス板から吹付けノズルまでの距離を30cmとして、吹付け圧力3.5kgf/cm2で幅15mmの帯状にブラスト処理を行った。
【0051】
一方、鏡面仕上げをした有効面積290mm×216mm、厚さ3mmのステンレス板の表面に、頂角65°の二等辺三角形断面を有するピッチ50μmのプリズム列を連設したプリズムパターンを切削加工した。
【0052】
2つのステンレス板の型を用いて射出成形を行い、一辺290mm、他辺216mmの長方形で、厚さが2.0〜0.7mmのくさび形状であり、一方の面に粗面、他方の面にプリズムパターンが転写された透明アクリル樹脂板を作製し導光体とした。さらに、導光体の長さ290mm(長辺)に対応する一方の側端面(光入射面)に対し、粒径53μm以下のガラスビーズ(不二製作所社製FGB−400)を用いて、導光体から吹付けノズルまでの距離を30cmとして、吹付け圧力3.5kgf/cm2でブラスト処理を行った。得られた導光板の光入射面近傍の平均傾斜角は2.2°、その他の部分の平均傾斜角は、1.0°であった。
【0053】
導光体のブラスト処理を行った長辺側端面に対向するようにして、長手方向に沿って冷陰極管を配置し、光源リフレクタで覆った。この導光体のプリズム面には光散乱反射シート(東レ社製E60)を配置し、粗面が形成された光出射面側には頂角65°のピッチ50μmのプリズム列が多数形成されたプリズムシート(三菱レイヨン社製M165)を、そのプリズム形成面が光出射面側となるように配置し、図2に示したような面光源装置を作製した。
【0054】
得られた面光源装置の光入射面近傍の輝度分布測定を行い、その結果を図4に示した。また、光入射面近傍の輝度の変化率は図5に示したように最大3%/mmであり、面光源装置の光出射面側を観察したところ、光入射面近傍における明暗ラインは視認されず、明るさの均一性が良好であった。さらに、面光源装置の光出射面側における輝度分布を測定したところ、図6に示したように全体の輝度の均一性も良好であった。
【0055】
実施例2
ステンレス板の光入射面近傍に対応する位置に対するブラスト処理の吹付け圧力を4.0kgf/cm2とした以外は、実施例1と同様にして導光体を得た。得られた導光板の光入射面近傍の平均傾斜角は2.7°であった。得られた導光体を用いて、実施例1と同様にして面光源装置を作製した。
【0056】
得られた面光源装置の光入射面近傍の輝度分布測定を行い、その結果を図4に示した。また、光入射面近傍の輝度の変化率は図5に示したように最大5%/mmであり、面光源装置の光出射面側を観察したところ、光入射面近傍における明暗ラインは視認されず、明るさの均一性が良好であった。さらに、面光源装置の光出射面側における輝度分布を測定したところ、図6に示したように全体の輝度の均一性は良好であったが、光入射面近傍の輝度がやや高いものであった。
【0057】
実施例3
ステンレス板の光入射面近傍に対応する位置に対するブラスト処理の吹付け圧力を3.0kgf/cm2とした以外は、実施例1と同様にして導光体を得た。得られた導光板の光出射面の平均傾斜角は1.6°であった。得られた導光体を用いて、実施例1と同様にして面光源装置を作製した。
【0058】
得られた面光源装置の光入射面近傍の輝度分布測定を行い、その結果を図4に示した。また、光入射面近傍の輝度の変化率は図5に示したように最大6%/mmであり、面光源装置の光出射面側を観察したところ、光入射面近傍に若干輝度斑が見られた。さらに、面光源装置の光出射面側における輝度分布を測定したところ、図6に示したように全体の輝度の均一性は良好であった。
【0059】
比較例1
鏡面仕上げをしたステンレス板の表面を、粒径53μm以下のガラスビーズ(不二製作所社製FGB−400)を用いて、ステンレス板から吹付けノズルまでの距離を50cmとして、吹付け圧力3.5kgf/cm2で全面にブラスト処理を行ったステンレス板の型と、実施例1と同様のプリズムパターンを施した型を用い、導光体の長さ290mm(長辺)に対応する一方の側端面に対するブラスト処理を施さなかった以外は、実施例1と同様にして導光体を作製した。得られた導光体を用いて、実施例1と同様にして面光源装置を作製した。
【0060】
得られた面光源装置の光入射面近傍の輝度分布測定を行い、その結果を図4/mmに示した。また、光入射面近傍の輝度の変化率は図5に示したように最大41%であり、面光源装置の光出射面側を観察したところ、光入射面近傍の輝度斑が大きく明暗ラインが見られた。さらに、面光源装置の光出射面側における輝度分布を測定したところ、図6に示したように光入射面近傍の輝度が低いものであった。
【0061】
比較例2
比較例1と同様にして製造したステンレス板の型と実施例1と同様のプリズムパターンを施した型を用いて実施例1と同様にして導光体を作製した。得られた導光体を用いて、実施例1と同様にして面光源装置を作製した。
【0062】
得られた面光源装置の光入射面近傍の輝度分布測定を行い、その結果を図4に示した。また、光入射面近傍の輝度の変化率は図5に示したように最大17%/mmであり、面光源装置の光出射面側を観察したところ、光入射面近傍の輝度斑が極めて大きく、顕著な明暗ラインが見られた。さらに、面光源装置の光出射面側における輝度分布を測定したところ、図6に示したように全体の輝度の均一性は良好であった。
【0063】
【発明の効果】
本発明は、光源からの光の利用効率を損なわず、輝度の低下や、全体の輝度の均斉度を損なうことなく、光出射面における入光面面近傍の輝度の均一性が得られる導光体およびその製造方法を提供することができるとともに、このような導光体を用いた優れた面光源装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の面光源装置用導光体の構成を示す概略図である。
【図2】本発明の面光源装置の構成を示す概略図である。
【図3】面光源装置の光入射面近傍の輝度分布測定の説明図である。
【図4】面光源装置の中央部の輝度分布測定の説明図である。
【図5】面光源装置の光入射面近傍の輝度分布を示すグラフである。
【図6】面光源装置の光入射面近傍の輝度の変化率を示すグラフである。
【図7】面光源装置の中央列の輝度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
1 導光体
2 光入射面
3 光源
4 光源リフレクタ
5 反射素子
6 光変角シート
A 光出射面近傍
B その他の部分
Claims (4)
- 少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有し、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の光入射面近傍の平均傾斜角が他の部分よりも大きく、前記光入射面近傍が、光入射面縁辺からの光入射面の厚さの3倍以上の幅を有する領域であり、前記光入射面近傍の平均傾斜角θa1と前記他の部分の平均傾斜角θa2の比(θa1/θa2)が1より大きく4以下であることを特徴とする面光源装置用導光体。
- 請求項1に記載の導光体の光入射面に対向して光源が配置されるとともに、導光体の光出射面に光変角シートが載置されていることを特徴とする面光源装置。
- 前記光変角シートが、その少なくとも一方の表面に多数のプリズム列が並列して形成されてなるプリズムシートであることを特徴とする請求項2記載の面光源装置。
- 少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有する光透過性板状体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面全体を粗面化した後、光出射面およびその裏側の少なくとも一方の表面の、前記光入射面の厚さの3倍以上の幅を有する領域である光入射面近傍を除いた領域を遮蔽部材で覆った状態で、前記光入射面近傍を粗面化し、前記光入射面近傍の平均傾斜角θa1と前記他の部分の平均傾斜角θa2の比(θa1/θa2)が1より大きく4以下とすることを特徴とする面光源装置用導光体の製造方法。
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