JPH03276185A - 面光源装置 - Google Patents

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、液晶バックライト、開明デイスプレィ、解明
サイン、照明体等に用いられる面光源装置に関する。

［従来の技術１ 透明パネルの背面側に多数の蛍光灯を縦設又は横設して
背面照明を行う内照式の光源装置に代えて、この種の面
光源装置が提案され且つ実用化されている。

面光源装置は、面光源パネルの一端又は複数端の端面に
、例えば蛍光灯の如き光源を近接配置して、光源光を端
面から面光源パネル内に入射供給して、該面光源パネル
を全体に亘って可及的に明るく且つ均一に照明するもの
とされる。一般に面光源パネルは、アクリル等光透過率
の高い透明樹脂基板に白色インク、淡濃度インク等々各
種インクによるスクリーン印刷やショツトブラスト等に
よって微小点状乃至線状等の乱反射面を形成し、この乱
反射面による乱反射によって入射光の発光と導光を行う
ようにしてあり、このとき面光源パネルは単一板で、或
いは複数積層して用いられ、光源以外の端面には反射テ
ープが、また、片側照明のものにあって非照明側の背面
には反射フィルム、反射板等による反射面が配置され、
夫々導光をより効果的に行うようにしである。

〔発明が解決しようとする課題〕

この種面光源装置は、上記内解式のものに対して薄型化
ができるというメリットがある上、様々な改良により輝
度が向上し、液晶バックライト用の比較的小面積の、１
６５Ｘ２５５ｍ■の単一面光源パネルを用いた一端光源
によるもので例えば１　、０００ｃｄ／ｒｒ／又はそれ
以上の輝度を、また１両面デイスプレィ用の、Ａ４サイ
ズ４枚積層の面光源パネルを用い、対向端の複数光源に
よるもので１，５００ｃｄ／ｍ’程度の輝度を実現し得
るものとされる。

しかし、現状この種面光源装置としての液晶バックライ
トは専らモノクローム用とされ、かかる場合には上記輝
度で実用化に耐え得るし、上記両面デイスプレィにおけ
るように面光源バｔルの積層や対向端等の複数光源化に
より猶その改良をなし得るが、しかし、例えば液晶表示
面をカラー用としたときは、より大幅な輝度向上（例え
ば２，０ＯＯｃｄ／ｒｎ″以上）を行うことが要求され
、いずれにせよ現状の面光源装置の輝度では不足してお
り、また、もとよりデイスプレィ等の他の面光源装置に
おいても更に輝度向上が求められている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、その目的
とする処は、面光源パネルと光源との関係において、更
に可及的に輝度を向上し、改良した面光源装置を提供す
るにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的に添い鋭意研究した結果、本発明者らは、複数
積層した面光源パネルの間に或いは、面光源パネルとこ
れに対向する対向反射面間に端部光源に対向する離隔空
間を介設することが、またこの離隔空間内に面光源パネ
ルの膨出面又は傾斜面を突出状に配設せしめることが、
更にこれらの場合に蛍光灯等よりなる光源を厚み方向並
列状に複数配置することが夫々輝度の向上に極めて有効
である事実を見い出した。

本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、本
発明にあっては、面光源パネルに対する端面からの入射
光の導光に加えて１面光源パネルの光源から離れること
になる面内位置においても更に光源からの直接光を補充
的に入射供給せしめる点にその技術思想を有してなるも
のであり、即ち本発明は、複数の面光源パネル間又は面
光源パネルと対面反射面間に端部光源に対向する離隔空
間を介設せしめてなることを特徴とする面光源装置（請
求第１項）　請求第１項の離隔空間内に追加的に面光源
パネルの膨出面又は傾斜面を突出状に配設し、離隔空間
内においてこれら膨出面又は傾斜面を端部光源に対面さ
せ・てなることを特徴とする面光源装置（請求第２項）
、請求第１項又は請求第２項の端部光源が、面光源パネ
ル及び離隔空間端面長手方向に添い且つこれら厚み方向
並列状に複数配置せしめてなることを特徴とする面光源
装置（請求第３項）に係り且つこれらを夫々要旨として
なる。

［作　　用１ 本発明にあっては、一端又は複数端の端部光源に対向し
た離隔空間内に光源光が入射することにより、面内の中
間位置において適宜光源光りが直接に面光源パネルに対
して補充的に供給され、端面から入射乱反射して導光さ
れる入射光と相俟って輝度の向上に寄与するに至る。

請求第１項にあっては離隔空間内の光源光が空気中の乱
反射を介して面光源パネルに供給されることにより、請
求第２項にあっては光源光が膨出面又は傾斜面からより
効率的に直接的に面光源パネルに供給されることにより
、また請求第３項にあっては、面光源パネル、離隔空間
に対する端部光源の光量を飛躍的に増加せしめることに
より夫々上記輝度向上を達成する。

Ｃ貰　　施　　例〕 以下図面を参照し乍ら本発明を更に説明すれば、第１図
は各種用途に用いられ得る面光源装置の例を示し、第２
図Ａ乃至Ｎは後述の実施例１〜１０、比較例１〜５の面
光源パネル又は反射面と離隔空間との配置状態を示し、
第３図Ａ〜Ｃは面光源パネルと離隔空間の配置の他の例
を示す。

第１図において、面光源装置ｌは、図示を省略した表示
部（例えばデイスプレィ装置における表示フィルム及び
必要に応じて設けれらる保護透明パネル或いはワードプ
ロセッサ、テレビジョン受像機における液晶表示面及び
保護透明パネル）の背面側に設けられ、例えば図示した
片面照明のものにあって表示部側から、白色ポリエステ
ル製の拡散フィルム２、平板面光源パネル３、湾曲せし
めることにより平板面光源パネル３側に膨出面５を有す
る湾曲面光源パネル４、これら面光源パネル３，４の非
入射側の反射テープ９−・・　後方の反射フィルム１０
を備えてなるとともに、これら面光源パネル３．４の上
下端面側に配置した、これらとの対向面倒を透明とした
アパチャー蛍光灯による光源１１゜１１及びこれら光源
１１．１１の面光源パネル３．４に対面しない非入射側
において光源１１．１１を被覆するように設けた光源反
射フィルム１２．１２を備えてなる。

そして、上記平板面光源パネル３及びこれに対面した湾
曲面光源パネル４間には、湾曲面光源パネル４の湾曲に
よる膨出寸法及び僅かに設けられる中央のパネル間隔寸
法の合計寸法を基準とする離隔空間８が設けられるとと
もに１本例にあってこの離隔空間８内には湾曲面光源パ
ネル４の膨出面５を突出状に配設せしめてあり、これに
より膨出面５が端部光源１１，１１に対して夫々対向す
るようにしである。

面光源パネル３，４はいずれも光透過率の高い、例えば
アクリル製の透明樹脂基板６の背面側全体に亘り、乱反
射面７を備えており、本例の乱反射面７Ｌｔ、この各透
明樹脂基板６において、上下光源１１．１１から離れた
面内方向に向けて平行無段階的に面積比を２５〜６５％
の範囲で増変化させ、光源１１．１１から最も離れた上
下中央位置で最大比となるように夫々構成した網点パタ
ーンを呈するようにしてあり。

これによって輝度の均一性を確保せしめである。

乱反射面７の形成はスクリーン印刷によっているが、本
例のスクリーン印刷に際しては、通常の白色インクに代
えて、固形分比１３〜３０ｗｔ％程度の淡濃度インクに
蛍光顔料を添加含有したものを用いてあり、これにより
乱反射面７をなす各網点部分が光の透過性を残存してそ
れ自体より明るく光輝し得るようにしている（これら乱
反射面の形成については特願昭６３−２０８６７０号参
照） 一方、反射フィルム１０及び光源反射フィルム１２はい
ずれも白色ポリエステルを低発泡させた薄肉フィルムを
用いて、面光源パネル３゜４及び光源１１．１１に対す
る反射面を上記ポエステルの発泡面としである。なお、
この反射面を発泡面として形成することにより、非発泡
の同種白色ポリエステルフィルムを用いた場合に比して
１０％程度の輝度の向上を行うことが可能となる。

例えば以上の如くに具体化される面光源装置にあっては
、離隔空間の介設、面光源パネルの膨出面乃至傾斜面の
該離隔空間内への突出状配置は、以下の実施例に示す如
くに、更には後述の如くに様々なものとなし得る。

実　　施　　例 ２枚の３ｍｍ厚としたＡ４サイズの平板面光源パネルを
用い、モデル断面の第２図Ａに示すようにこれらパネル
間にパネル２枚分に相当する６■の離隔空間を介設し、
これを横長に配置し、その左右端部（前記例の上下端部
に該る）に夫々３４．５００ｃｄ／ｒｎ”の光源輝度に
よるアパチャー蛍光管を配置して、面光源パネル、離隔
空間に入射光を供給し、図上上面側における９ケ所の輝
度を測定（ミノルタ輝度計ＬＳ−１１０使用）するとと
もにその平均輝度を求めた。

なお、上記図示例のものと比して反射シートはこれを用
いたが、光源反射シートは使用しなかった。

このときの輝度を表１に示す。

（表１） （単位ｃｄ／ｒｎ”） であり、積層することにより輝度向上が行われることが
知られている、３枚の平板面光源パネルを用いた後記比
較例１に比しても１８．３％の輝度向上が見られる。

実　　施　　例２ ３枚の平板面光源パネルを用い、これらとパネル１枚分
の離隔空間を第２図Ｂのように配置し図上上面側を測定
した以外実施例１と同様とした。

このときの輝度を表２に示す。

（表２） （注）イ、口、ハは面光源パネル上面側における上方、
中央部、下方を、ｘ、ｙ、ｚは同じく左方、中央部、右
方を夫々示し、座標軸イＸは面光源パネル左端より約５
ｃｍ、上端より約２０■の位置とし、他もこれに習って
夫々輝度測定位置とした。

以上の結果、面平均輝度は１，８０５ｃｄ／ｒｎ”以上
の結果、面平均輝度はｌ　、　７１４ｃｄ／ｒｎ”であ
り、同様に１２．３％の輝度向上が見られた。

実　　施　　例３ 実施例２と同じ配置のものを上下面逆転し、第２図Ｃの
如くとして図上上面側の輝度を測定した。

このときの輝度を表３に示す。

（表３） この離隔空間内に突出した膨出面を第２図りのように配
置して同じく図上上面側を測定した以外は実施例１と同
様とした。

このときの輝度を表４に示す。

（表４） 以上の結果、面平均輝度は実施例２と略一致する１、７
１３ｃｄ／ゴで、同様に１２．３％の輝度向上が見られ
た。

実　　施　　例４ ２枚の平板面光源パネルと１枚の湾曲面光源パネルを用
いて、面光源パネルと離隔空間及び以上の結果、面平均
輝度は１　、８０５ｃｄ／ｒｎ’であり、同様に１８．
３％の輝度向上が得られた。

実　　施　　例　５ 実施例４と同じ配置のものを上下面逆転し、第２図Ｅの
如くとして図上上面側の輝度を測定した。

このときの輝度を表５に示す。

（表５） 以上の結果、面平均輝度は１，７８６ｃｄ／ｒｒＩ′で
あり、同様に１７．１％の輝度向上が得られた。

実　　施　　例６ 面光源パネル、離隔空間及び膨出面の配置を第２図Ｆの
とおりとした以外は実施例４と同様にした。

このときの輝度を表６に示す。

（表６） 以上の結果、面平均輝度は１　、７２４ｃｄ／ｒｎ’で
あり、同様に１３％の輝度向上が得られた。

実　　施　　例７ 実施例６と同じ配置のものを上下面逆転し、第２図Ｇの
如くとして図上上面側の輝度を測定した。

このときの輝度を表７に示す。

（表７） 以上の結果、面平均輝度は１．７２９ｃｄ／ｍ’であり
、同様に１３．３％の輝度向上が得られた。

実　　施　　例８ 各１枚の平板面光源パネルと湾曲面光源パネルを用い、
配置を第２図Ｈのとおりとした以外は実施例１と同様と
した。

このときの輝度を表８に示す。

（表８） （表９） 以上の結果、面平均輝度は１，７７３ｃｄ／ｒｒｌ″で
あり、同様に１６．２％の輝度向上が見られた。

実　　施　　例９ 実施例８と同じ配置のものを上下面逆転し、第２図Ｉの
如くとして図上上面側の輝度を測定した。なおこの場合
、前記図示例のものに相当する。

このときの輝度を表９に示す。

以上の結果、面平均輝度は１，８４０ｃｄ／ｒｒ？であ
り、同様に２０％の輝度向上が見られた。

実　　施　　例　１０ ２枚の平板面光源パネルと反射シートを用い、積層した
上記パネルと反射シートの間にパネル１枚分の３１の離
隔空間を介設して第２図Ｊのように配置した以外実施例
１と同様とした。

このときの輝度を表１０に示す。

（表１０） 以上の結果、面平均輝度は１　、３４９ｃｄ／ｒｔＩ″
であり、３枚のパネルを用いた比較例１に対しては劣る
が、２枚のパネルと反射シートを積層した比較例５に対
しては３５％の輝度向上が見られた。

比　　較　　例　１ ３枚の平板面光源パネルを第２図にのように積層配置し
た以外は実施例１と同様とした。

このときの輝度を表１１に示す。

（表１１） 以上の結果、面平均輝度は１　、５２５ｃｄ／ｌｎ２で
あった。

比　　較　　例２ ４枚の平板面光源パネルを第２図りのように積層配置し
た以外は実施例１と同様とした。

この場合２合計厚さは実施例１の場合と同じである。

このときの輝度を表１２に示す。

（表１２） 以上の結果、輝度は１．７０４ｃｄ／ｒｒｌ’であり、
４枚目のパネルによる積層効果が出て、比較例１に対し
て１１．７％の輝度向上が見られた。

比　　較　　例３ ２枚の平板面光源パネルと１枚の湾曲面光源パネルを用
い、第２図Ｍに示す如（、湾曲面光源パネルを上記実施
例とは逆に光源に対向する離隔空間を形成することな（
配置した以外は実施例１と同様とした。

このときの輝度を表１３に示す。

（表１３） 以上の結果、輝度は１　、４７７ｃｄ／ｌｎ’であり、
比較例１に対しても−３，２％の輝度低下が見られた。

比　　較　　例４ 比較例３と同じ配置のものを上下面逆転し、第２図Ｎの
如くとして図上上面側の輝度を測定した。

このときの輝度を表１４に示す。

（表１４） 以上の結果、輝度は１，５３１ｃｄ／ばであり、比較例
１の場合と略同じであった。

比　　較　　例　５ ２枚の平板面光源パネル及び反肘シートを用い、これら
の間に離隔空間を介設することなく積層し、第２図Ｏの
如くとして図上上面側の輝度を測定した。

このときの輝度を表１５に示す。

（表１５） 以上の結果、輝度は９９９　ｃｄ／ばてあった。

以上の実施例１乃至３及び１０は請求第１項に対応し、
実施例４乃至９は請求第２項に対応するが、同−条件下
又はより有利な条件下で行った比較例に対して１０乃至
２０％程度の面平均輝度の向上が見られる。

各座標軸における９ケ所の輝度も一般に比較例を上製る
傾向がある。

更に、比較例２と実施例２．３とは、面光源パネルを介
設したか、このパネル１枚分の離隔空間を介設したかの
差異になるが、その輝度はいずれも１　、７００ｃｄ／
ｒｎ”強で略同じ結果を呈しており、この離隔空間が面
光源パネルを積層することによる輝度向上効果を有して
いることが明らかとなり、また、これらを実施例１と対
比してみれば、面光源パネルを更に１枚除去して離隔空
間を拡大することが輝度向上により有効であることが示
されているといえよう。

一方、実施例４乃至９によれば、照明面を平板面光源パ
ネルによる平面化し、離隔空間をこれとの間に介設して
、更にこの離隔空間内に下位（背面側）面光源パネルの
膨出面を突出させて端部光源に対向させることが、離隔
空間を介設しても開明面を、例えば下方（背面方向）ｆ
４曲面とするより、輝度向上の観点からはより有効であ
ることが示される。

ところで、実施例４乃至７は、実施例１乃至３に比して
（或いは比較例１及び２に比して）座標軸の各位置にお
ける輝度のバラツキが拡大する傾向が見られる。これら
はいずれも膨出面を有する湾曲面光源パネルを用いたも
のであるが、このバラツキは湾曲面光源パネルの全面に
前記乱反射面を形成したことに起因しており、バラツキ
を解消、各位置の輝度を均一化する上では、光源近傍は
乱反射面を設けず、又はこれを大幅に粗密化したパター
ンを用いる一方、光源から離れるにつれて乱反射面を設
けるとともに前記図示例の如くに順次密度を上昇せしめ
るようにすればよく、かかる乱反射面による調整を施す
ことにより、面平均輝度の低下を防止し乍ら均一化を行
うことが当然に可能である。

ところで本発明の実施に当っては、膨出面は前記面光源
パネルを湾曲せしめる他、第３図Ａ、Ｂに図示するよう
に面光源パネル１３を凸レンズ状に一側膨出面５、他側
平面とし、また双方を膨出面５．５とすることが可能で
あり、更に膨出面に代えて傾斜面を設けること、この場
合−側光混用とするときには非光源側に向けた面一な傾
斜面を形成することが可能なことは以上の説明からも当
然に知得し得るところであろう。

更に面光源パネルと離隔空間との関係については同じく
第３図Ｃに示す如くに同種傾斜面１５．１５（或いは膨
出面と凹陥面）を有する面光源パネル１４．１４を対向
させてこれらの間に傾斜状（或いは湾曲状）の離隔空間
１６を介設するようにできる。この場合の面光源パネル
は例えば射出成型により得られる。

更に、以上の例において光源は一側単一のものを用いた
が１面光源パネル及び離隔空間に対する入射光を充分に
供給する上で、これらの端面長手方向に添い且つ厚み方
向並列状に２本等複数の光源を配置することができる。

第３図りは、この２本の光源を用いた一つの例を示し、
面光源パネル１５を凹レンズ状に一側凹陥面、他側平面
とし、上記と同様の反射フィルム１０との間に離隔空間
を設けるとともに２本の光源１１を夫々の端面側に配置
してあり、この各２本の光源１１によって端面厚み方向
を充分にカバーしである。なお、前記各図示例にこの複
数光源を配置し得るが、この場合、特願平１−３４１８
００号に開示した、細径（３〜８露■）であり高輝度が
得られて且つ電極部分の発熱が少い冷陰極管を用いれば
、更に上記厚さと複数光源の寸法調整も可能となり都合
がよい。

もとより輝度を向上する上で、面光源パネルの一側又は
対向側部に止まらず、３つの端面に、更には全周に光源
を配置することができる。

更に上記例にあっては１面光源パネルの乱反射面を平行
無段階的増変化の網点パターンとしたが、乱反射面の形
成に際しては、特願平１−２５６８２０号に示される如
くに、光源側において山型状に面積比を減少させたｔＡ
整パターン部分を設けることにより輝度の均一性を向上
することができる。更に、スクリーン印刷に際しては、
平成２年３月６日付本出願人による特許出願に示される
如（に、印刷インク中に発泡による又は樹脂中空粉末体
による微細中空粒子部を混在させることにより、１０％
程度の輝度向上を行うことができ、一方、前記例の面光
源パネル非光源側に反射テープを設けるのに代えて、平
成２年２月２７日付同じ（本出願人による特許出願に示
される如く、非光源側の端面を鏡面状の平滑面とするこ
とにより同様に輝度の向上を行い得る。

従って、本発明の実施により前記のとおり１０〜２０％
の輝度向上が得られるので、これらを併用することで、
より大幅な輝度向上を達成することが可能となる。

図示し、説明した実施例は以上のとおりであるが、本発
明の実施に当っては、面光源装置の用途、面光源パネル
、離隔空間、膨出面、傾斜面、光源の各具体的構成、形
状、寸法、他の部品の付加等については、前記各発明の
要旨に反しない限り様々に変更すること、また、変更に
当っては公知の技術手段を適用することが当然に可能で
ある。

［発明の効果］ 本発明は以上のとおりに構成したので、複数の面光源パ
ネル間又は面光源パネルと対向反射面間に端部光源に対
向する離隔空間を介設することにより、また更に、この
離隔空間内に面光源パネルの膨出面又は傾斜面を突出状
に配設し、これを端部光源に対向することにより、夫々
１０〜２０％程度又はそれ以上の輝度向上を達成するこ
とが可能となり、この種面光源装置の高輝度化の上で極
めて有効である。

更に、ａ隔空間を設けることにより、いずれも相対重量
を軽量化でき、単独の用途、他の機器への組込みのいず
れの場合にも好適であると、態様によってはコストダウ
ンを達成することが可能である。

また、本発明はその構成が比較的簡単であるから、従来
のものを改良して実施できる一方、トラブルや劣化のな
い耐久性に優れた面光源装置を提供できる。

更に請求第３項にあっては以上に加えて、より輝度の向
上をなし得て、上記面光源装置の高輝度化の上で都合が
よい。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示すもので、第１図は面光源装置の分解
斜視図、第２図ｆＡｌ〜ｔｅｌｔま夫々面光源パネル、
離隔空間の配置例を示し、実施例１〜１０、比較例１〜
５の各配置に対応したモデル断面図、第３図ｔＡＩ〜＋
Ｄｌは同じ（面光源パネル、離隔空間の他の例を示すモ
デル断面図である。 １・・・面光源装置　５−膨出面 ３．４．Ｉ３，１４．１５・・・面光源パネル８．１６
・・−雌 隔 間 １１・−光 源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の面光源パネル間又は面光源パネルと対面反
   射面間に端部光源に対向する離隔空間を介設せしめてな
   ることを特徴とする面光源装置。
2. （２）請求第１項の離隔空間内に追加的に面光源パネル
   の膨出面又は傾斜面を突出状に配設 し、離隔空間内において該膨出面又は傾斜面を端部光源
   に対向せしめてなることを特徴とする面光源装置。
3. （３）請求第１項又は請求第２項の端部光源が、面光源
   パネル及び離隔空間端面長手方向に添い且つこれら厚み
   方向並列状に複数配置せしめてなることを特徴とする面
   光源装置。