JPH03264982A

JPH03264982A - 面発光装置

Info

Publication number: JPH03264982A
Application number: JP2143055A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Fukushima; 裕福島; Kunitoshi Yamamoto; 国敏山本
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1991-11-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、デイスプレィとして薄形の電飾照明、及び、
薄形軽量のラップトツブパソコン、ワープロ、液晶ＴＶ
のバックライト等に利用できる面発光装置に関し、より
詳しくは、いわゆるエツジライト型の面発光装置に関す
る。

従来の技術従来、この種の面発光装置としては種々の構造のものが
知られている。

例えば、乱反射面が少なくとも一面に設けられた透明板
を複数枚積層して照明板を形成し、この照明板の端面に
光源を対向させた光源装置が知られている（特開昭６３
−６２１０４号）。

また、他の構造のものとしては、導光板の対向する一対
の面の一方の面を光放射面とし、上記他方の面の内面を
光反射面とし、上記両面の側端面から照明の光を導入す
る板状に形成された背面反射式光拡散装置において、上
記光反射面に光反射板を装着し、この光反射板を、先導
入部に近づくに従い反射面を少なく設定したことを特徴
とする背面反射光拡散装置が知られている（特開昭６２
２９００３号）。

しかしながら、前者のものでは、光源以外に複数の透明
板か必要となるとともに、部品点数か多く、製作に工数
がかかるという問題があった。また、後者のものでは、
光源からの光を導く導光方式にロスが多く面発光装置の
輝度ムラが生じるという問題があった。

これらの問題を軽減させようとして考え出されたものと
して、透光性板の表面に液晶パネルを配置し、透光性板
の背面に光散乱物質を直接塗布するなどして施したのち
鏡面状の反射板を持つ鏡面反射板を設置するようにした
ものがある（特開平１−２４５２２０号）。

発明か解決しようとする課題しかしながら、上記構造のものでは、光散乱物質が白イ
ンキなどの光を反射する物質であり、また光散乱物質が
形成されていない部分では光源からの光か全反射するた
め、透光柱板内で光束は反射を繰り返し、透光性板の表
面に効率よく導くことができないととともに、鏡面反射
板に光が届きにくいので、その効果を得ることが少ない
といった問題かある。

また、光散乱物質が形成されていない部分で全反射せず
、透光性板から鏡面反射板へ致達するわずかな光も、鏡
面反射板への入射角と反射角とか等しくなるように反射
するため、再び透光柱板内で反射を繰り返すこととなる
。

従って、本発明の目的は、上Ｓ己問題を解決することに
あって、導光方式にロスが少ない上に、均一に発光させ
ることができる面発光装置を提供することにある。

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、光拡散透過部と
光散乱反射板とを組み合わせることにより、光の導光ロ
スを少なくし、高い輝度で均一に発光するように構成し
た。すなわち、透明導光板の側面に光源を配置して該光
源からの光で上記導光板を照射する面発光装置において
、上記導光板の裏面に上記光源から遠ざかるにつれてそ
の面積が次第に大きくなるように光拡散透過部を形成す
るとともに、上記導光板の上記光拡散透過部を形成した
裏面に光散乱反射板を配置するように構成した。

また、上記構成においては、上記導光板の表側に光拡散
層を配置するように構成することもできる。

さらに、上記構成においては、上記光拡散透過部はドツ
ト状又はストライプ状であるように構成することもでき
る。

また、上記構成においては、上記光散乱反射板は、光散
乱反射層と、該光散乱反射層の上記光拡散透過部とは反
対側の面に金属薄膜層とを有するように構成することも
できる。

発明の作用・効果上記構成によれば、光源近傍では、上記光源より照射さ
れた光のうち大部分の光が透明導光板内部で入射角と反
射角が等しく全反射を繰り返し、導光板の中央付近へ導
かれる一方、残りの光が、面積的には小さい光拡散透過
部で拡散して直接的に、又は光拡散透過部を透過し、導
光板裏面の散乱反射板で反射して間接的に導光板表面側
に導かれる。また、上記光源から遠い部分では、大部分
の光が面積的に大きい光拡散透過部で直接又は間接的に
表面側へ導かれる一方、残りの光が導光板内部で入射角
と反射角が等しく全反射を繰り返して導光板の側部付近
へ導かれる。従って、このようにして光源近傍の光量の
強い部分の光を上記光源から遠い部分の光量の弱い部分
に導くことができ、全体として光のロスが少なく非常に
高輝度で均一な面光源を形成することになる。

また、上記光散乱反射層の光拡散透過部とは反対側の面
に金属薄膜層を配置して光散乱反射板を構成するように
すれば、光散乱反射層を透過してきた光を金属薄膜層で
光拡散透過部側に反射することにより、光散乱反射層の
みからなる先散乱反肘板を使用した場合より反射効率に
優れ、又、アルミニウム板や鉄板に白色塗装した場合よ
り軽量なものとなりかつ肉厚の小さなものとなるととも
に、液晶モジュール等のバックライト用に使用する場合
には例えば駆動用のプリント基板を重ね合わせるときで
も絶縁性に優れる。

実施例以下に、本発明にかかる実施例を第１．２．５〜１３図
に基づいて詳細に説明する。

本実施例にかかる面発光装置は、第１．２図に示すよう
に、透明導光板２の両側面に光源１を夫々配置して該光
源１．１からの光で上記導光板２を照射するものであっ
て、上記導光板２の裏面に上記光源１．１から遠ざかる
につれてその面積が次第に大きくなるように光拡散透過
部５．・、５を形成するとともに、上記導光板２の上記
光拡散透過部５．・・・、５を形成した裏面に光散乱反
射板４を配置するように大略構成する。

上記導光板２としては、透明プラスチック製で厚さが２
〜３０ｍｍ程度の板材が好ましく、例えば、縦２４０　
ｏｗｎ、横１７０ｍｍ、厚み６闘の透明アクリル板を使
用する。この導光板２の側面は平滑面に研摩するのが好
ましく、上記導光板２の表裏両面に対する両側面（対向
する面）に上記光源１を夫々配置する。この光源ｌは導
光板２の一方の側面にのみ配置するようにしてもよい。

導光板２の材料としては、アクリル樹脂、ガラス、ポリ
カーボネート、又は、ポリ塩化ビニルなどが好ましい。

上記光源ｌとしては、蛍光灯や冷陰極管などの線光源を
配置するか、又は、ランプもしくはＬＥＤなどの点光源
を並べて構成する。例として、上記導光板２がアクリル
板である場合には、光源ｌとしては管長２７０１１％直
径６開の冷陰極管を使用し、この冷陰極管を上記導光板
２の側面に設けるのが好ましい。また、光源ｌの導光板
２とは反対側には湾曲した反射湾曲板１６を配置して、
その内面の鏡面により光源１からの光を導光板側に反射
して光を有効に使えるようにするのが好ましい。

一方、上記導光板２の裏面には、上記光源りから遠ざか
るにつれてその面積が次第に大きくなるようなドツト状
グラデーションの光拡散透過部５・・・、５をマッドイ
ンキでスクリーン印刷法にて形成する。この光拡散透過
部５．・・・、５は、第２図（ａ）に示すように、円形
であって、その径寸法を変えることによって面積を変化
させる。上記各光拡散透過部５は炭酸カルシウム、シリ
カなどの光拡散性を有する顔料を含むインキをグラビア
印刷、オフセット印刷、もしくは、スクリーン印刷など
の印刷法、又は、転写法などにて形成する。上記光源１
よりこの光拡散透過部５．・・・、５に到達した光は、
ここで拡散し、導光板２の表側に向かったり、導光板２
のさらに光源ｌから離れた方向など多方向に向かう。上
記光拡散透過部５．・・・、５は円形のドツト状に形成
したが、円形に限らず任意の形状でドツト状に形成して
もよいとともに、ストライプ状に形成してもよい。また
、第２図（ｂ）に示すように菱形としてもよい。

また、上記導光板２の表面全面には、必要に応じて、光
拡散物質がコーティングされた光拡散層３を密着させな
いように配置する。光拡散層３を導光板２に密着させな
いことにより、導光板２の内部で全反射か確保され、導
光板２内部でロスか少なく十分に光を反射させることか
できる。この光拡散層３の具体例としては、株式会社き
もと製の光拡散フィルムＤ２０４がある。また、光拡散
層３としては、上記のような構成のもののほかに、フィ
ルム自体が拡散性を有するものや、乳白色の樹脂板など
の同様な効果を奏するものを配置してもよい。

さらに、上記光散乱反射板４は、上記導光板２及び光源
ｌを収納するケースの導光板２及び光源ｌに相対する面
を散乱反射効率の良い白色塗料にて塗装又は印刷するこ
とにより形成する。上記光散乱反射板４と光拡散透過Ｋ
Ｓ５とが重なる部分において、光は光拡散透過部５で拡
散するだけでなく、光拡散透過部５を通り抜けるものも
ある。光拡散透過部５を通り抜けた光は光散乱反射板４
で反射し、再び光拡散透過部５に入る。光散乱反射板４
では、入射角に関係なく反射散乱する。したかって、こ
の光は光拡散透過部５から光散乱反射板４を介して光拡
散透過部５を通過し、合計３回拡散・散乱部分を経るの
で、ロスが少なく発光することになる。この反射板４は
上記導光板２とは別体に形成され、かつ、該導光板２の
裏面に重ね合わせるように配置される。よって、導光板
２の光拡散透過部５が形成されていない部分には密着し
ないようにし、該部分と反射板４との間には少なくとも
わずかな隙間が形成されるようにする。

通常は、上記導光板２としての例えばアクリル板の表面
に拡散フィルムを重ねるだけでよい。尚、上記光散乱反
射板４は、上記ケースとは別の板材などに形成したのち
、これを導光板２の裏面に配置するようにしてもよい。

上記構成によれば、各光源ｌの近傍では、上記光源１よ
り照射された光のうち大部分の光が透明導光板内部で入
射角と反射角が等しく全反射を繰り返し、導光板２の中
央付近へ導かれる。一方、残りの光が、面積的には小さ
い光拡散透過部５・・・、５で散乱して直接的に、又は
導光板裏面の白色反射板４で反射して間接的に導光板２
の表面側に導かれる。また、上記光源１から遠い部分で
は、大部分の光が面積的に大きい光拡散透過部５５で直
接又は間接的に導光板２の表面側へ導かれる一方、残り
の光が導光板内部で入射角と反射角が等しく全反射を繰
り返して導光板２の側部付近へ導かれる。従って、この
ようにして光源近傍の光量の強い部分の光を上記光源ｌ
から遠い部分の光量の弱い部分にロスが少なく導くこと
ができ、全体として非常に高輝度で均一な面光源を形成
することになる。

従って、上記実施例によれば、光拡散透過部５と光散乱
反射板４とを組み合わせたので、光ロスが少なく非常に
高輝度で均一な面光源が得られる。

また、部品としては光源１．１と導光板２と反射板４と
で構成するため、部品点数が少なく製作の工数を減少さ
せることができるため、安価にすることができる。また
、反射板４をケースの内面に形成するようにすれば、別
部品として反射板４を配置する場合と比較して部品点数
の削減を一層図ることができる。

比較実験例拡散透過部をマッドインキのパターンで形成するととも
に光散乱反射板を白板で形成してなる本発明にかかる面
発光装置■と、第１比較例にかかる面発光装置■と、従
来例（特開平１−２４５２２０号）すなわち第２比較例
にかかる面発光装置■との比較実験をした結果を第３図
に示す。なお、第３図の横軸は光源の管軸に直角方向に
おける面光源装置上の位置である。上記第１．２比較例
■。

■とじては、第４図に示すように、導光板１２の両側面
に反射湾曲板１６．１６で覆われた線光源１１．１１を
配置するとともに、上記導光板Ｉ２の裏面に、第１比較
例■ではマッドインキのパターンの散乱部１５．・・・
、１５を形成し、第２比較例■では白インキのパターン
の散乱部１５．・・・、１５を形成し、さらに、夫々ア
ルミ板の鏡面反射板１４を配置したものを使用した。実
験の結果、第３図に示されたように、本発明にかかる面
発光装置では、反射板で反射された光は入射角度とは無
関係にランダムに反射されるため、ロスが少なく、導光
板の表面に効率良く導かれ輝度が高くなるのに対し、従
来例に想到する比較例■、■の面発光装置ては、第３図
において両端部の輝度か高く明るくなっており、中央部
では輝度が低くなって暗くなりがちであり、反射板で反
射された光は、入射角度によっては導光板の表面に導か
れず、導光板の側面に導かれるため、光ロスが多く輝度
が低くなり、散乱部に濃度ムラがあると、そのムラによ
り均一な発光が阻害されてしまうのである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
その他種々の態様で実施することができる。

例えば、上記光散乱反射板４は、光散乱反射層と、該光
散乱反射層の上記光拡散透過部５とは反対側の面に金属
薄膜層とを有するように構成することもできる。すなわ
ち、第５図に示すように、上記光散乱反射層としての例
えば白色顔料を練り込んだフィルム８の光拡散透過部５
とは反対側の面に、接着剤７を介して、金属薄膜層とし
ての金属箔６を貼り付ける。上記白色顔料層り込みフィ
ルム８としては、例えば、東し株式会社製の商品ｒＥ６
０Ｊでかつその厚さ２５０μｍのフィルムが好ましい。

また、上記金属箔６としては例えば厚さ２０μ面のアル
ミニウム箔が好ましい。上記光散乱反射層としては、上
記フィルム８に限らず、白色顔料を塗布したフィルムで
もよい。また、上記金属薄膜層としては、上記金属箔６
に限らず、金属圧延箔により形成したもの、又は、光散
乱反射層のフィルムに蒸着もしくは電解により金属薄膜
層を形成したものでもよい。さらに、上記金属薄膜層と
しては、金属箔を細かく砕いた鱗片状の金属又は金属粉
をインキ化したインキを上記光散乱反射層に塗布するこ
とにより形成することもできる。

この第２の実施例によれば、上記白色顔料を塗布したフ
ィルム又は白色顔料を練り込んだフィルム８すなわち光
散乱反射層に金属薄膜層として金属箔６を蒸着又は接着
したフィルムを貼り合わせることにより、上記光散乱反
射層を透過する光を金ＷＡ薄膜層で反射することができ
る。すなわち、光散乱反射層に入った光はその表面で反
射し、その一部の光は光散乱反射層内で散乱反射を縁り
返し、更に一部の光は光散乱反射層を透過して該反射層
から出ていく。この透過して出ていく光は、その下に貼
り合わされた金属薄膜層で反射され、もとの光散乱反射
層の方に戻され、光散乱反射層を光拡散透過部側に進み
ながら表側へと出て行き、宵効な反射光となる。従って
、光散乱反射層のみからなる光散乱反射板を使用した場
合より反射効率に優れ、又、アルミニウム板や鉄板に白
色塗装した場合より軽量になりかつその厚みも小さくな
る。さらに、液晶モジュール等のバックライト用に使用
する場合には例えば駆動用のプリント基板を璽ね合わせ
るときでも絶縁性に優れたものとなる。

この第２の実施例にかかるその他の変形例を第６〜１３
図に示す。

第６図では、上記白色顔料を練り込んだフィルム８の光
拡散透過部とは反対側に金属薄膜層２゜を蒸着又は印刷
により形成して上記光散乱反射板４を構成している。

第７図では、上記白色顔料を練り込んだフィルム８の光
拡散透過部とは反対側に、金属薄膜層２゜を蒸着又は印
刷した金属薄膜層保護用ベースフィルム２１を接着剤７
を介して貼り付けて上記光散乱反射板４を構成している
。

第８図では、上記白色顔料を練り込んだフィルム８の光
拡散透過部とは反対側に、金属箔６を接着剤７を介して
貼り付けて上記光散乱反射板４を構成している。

第９図では、上記白色顔料を練り込んだフィルム８の光
拡散透過部とは反対側に、金属箔６が接着剤７で貼り付
けられた金属箔保護用ベースフィルム２１を接着剤７を
介して貼り付けて上記光散乱反射板４を構成している。

第１０図では、透明フィルム２３の光拡散透過部側に上
記白色顔料を印刷又は塗布して白色顔料層２２を形成す
るとともに、上記透明フィルム２３の光拡散透過部とは
反対側に、金属薄膜層２ｏを蒸着又は印刷して上記光散
乱反射板４を構成している。

第１１図では、透明フィルム２３の光拡散透過部側に上
記白色顔料を印刷又は塗布して白色顔料層２２を形成す
るとともに、上記透明フィルム２３の光拡散透過部とは
反対側に、金＠’Ｆｉ！膜層２ｏを蒸着又は印刷により
形成した金属薄膜層保護用ベースフィルム２１を接着剤
７を介して貼り付けて上記光散乱反射板４を構成してい
る。

第１２図では、透明フィルム２３の光拡散透過部側に上
記白色顔料を印刷又は塗布して白色顔料層２２を形成す
るとともに、上記透明フィルム２３の光拡散透過部とは
反対側に、金属箔６を接着剤７を介して貼り付けて上記
光散乱反射板４を構成している。

第１３図では、透明フィルム２３の光拡散透過部側に上
記白色顔料を印刷又は塗布して白色顔料層２２を形成す
るとともに、上記透明フィルム２３の光拡散透過部とは
反対側に、金属箔６を接着剤７を介して貼り付けた金属
箔保護用ペースフィルム２１を接着剤７で貼り付けて上
記光散乱反射板４を構成している。

上記各変形例において、各金属箔は複数の金属箔を貼り
合わせたフィルムでもよい。また、上記変形例の他、金
属箔を貼り合わせた金属箔の光拡散透過部側の面に白色
顔料を塗布又は印刷して上記光散乱反射板４を構成する
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる面発光装置を示す拡
大断面図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は夫々光拡散透過
部を示す平面図、第３図は本発明にかかる面発光装置と
比較例にかかる面発光装置とを比較した実験結果を示す
グラフ、第４図は比較例の面発光装置の光の導光方式を
説明するための図、第５図は本発明の他の実施例にかか
る面発光装置を示す拡大断面図、第６〜１３図は夫々本
発明の変形例にかかる面発光装置の光散乱反射板の拡大
断面図である。ｌ・・・光源、２・・・導光板、３・・・光拡散層、４
・・・光散乱反射板、訃・・光拡散透過部、６・・・金
属箔、７接着剤、８−白色顔料練り込みフィルム、２０
・・金属薄膜層、２１・・・ベースフィルム、２２・・
・白色顔料層、２３・・・透明フィルム。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明導光板（２）の側面に光源（１）を配置して
該光源（１）からの光で上記導光板（２）を照射する面
発光装置において、上記導光板（２）の裏面に上記光源（１）から遠ざかる
につれてその面積が次第に大きくなるように光拡散透過
部（５）を形成するとともに、上記導光板（２）の上記
光拡散透過部（５）を形成した裏面に光散乱反射板（４
）を配置するようにしたことを特徴とする面発光装置。
（２）上記導光板（２）の表側に光拡散層（３）を配置
するようにした請求項１に記載の面発光装置。
（３）上記光拡散透過部（５）はドット状又はストライ
プ状である請求項１又は２に記載の面発光装置。
（４）上記光散乱反射板（４）は、光散乱反射層（８、
２２）と、該光散乱反射層（８、２２）の上記光拡散透
過部（５）とは反対側の面に金属薄膜層（６、２０）と
を有するようにした請求項１〜３のいずれかに記載の面
発光装置。