JPH05181020A - 導光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】媒体が屈折率分布をもつ透明板からなる導光
体。 【効果】この導光体を使用した面光源は表面輝度が高
く、均一性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄型の面光源や表示装
置に好適な導光体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用ＯＡ機器などのディスプレ
イとして液晶表示装置が広く使用されており、その技術
の進歩には著しいものがある。ところでこの液晶表示装
置には、バックライトとして面光源を必要とするが、従
来の面光源としては、線状ランプなどの光源を回転放物
線型のリフレクターの焦点に置き、ランプ上部に拡散板
を置いた形状が一般的であった。しかしながら、このよ
うな装置を用いた場合、面光源部分が厚くなり持ち運び
に不便であるという問題があり、より薄型の面光源が望
まれていた。

【０００３】この様な薄型化の要求に対して、アクリル
樹脂などの様な光学的に均一な透明部材を導光体として
用い、照明ランプを導光体の端縁部に配置して光を入射
し、導光体表面部から光を出射するエッジライト方式が
提案されており、表面輝度を均一化する試みがなされて
いる。例えば、アクリル導光体底面の形状を最適化して
均一化する構成とか、アクリル導光体の薄い板状のもの
を重ね合わせて、ミラーとの組み合わせで輝度を均一化
をする構成などが挙げられる。なお、この種のバックラ
イト装置として関連するものには、特開昭５９−９９４
７９号公報、特開昭５９−１０９０８５号公報、特開昭
５８−１７８３８９号公報、実開昭６１−３６９１１号
公報などが挙げられる。しかしながら、このような方法
は導光体の精密加工を必要とするため、製造コスト上大
きな問題があった。

【０００４】このような問題を解決する方法として、特
開平１−２４１５９０号公報などに、導光体表面に単位
面積当りの塗料塗布面積が光源から離れるに従い大きく
なるように白色塗料を網点状にスクリーン印刷し、表面
輝度を均一化する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ランプから導光体端縁部に入射される光の
大部分は出光面に平行な直進光であるために、導光体表
面に出射される光の量が少なく、光の利用効率が低いと
いう問題があった。

【０００６】本発明はこのような諸問題を解消せんとす
るものであり、表面輝度が高く、均一性に優れた導光体
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を有する。

【０００８】すなわち本発明は、「媒体が屈折率分布を
もつ透明板からなることを特徴とする導光体」である。

【０００９】以下、本発明に係る導光体について詳細に
説明する。

【００１０】本発明において、導光体に用いる透明板の
屈折率分布としては、導光体の厚さや大きさ、形状など
に応じて、あらゆる分布のものが使用可能である。一般
に、屈折率分布をもつ媒体中の光は高い屈折率の方へ曲
げられながら進む性質をもっているため、媒体中の屈折
率分布を変えることによって、光の分布を自由にコント
ロールすることが可能となる。

【００１１】たとえば、本発明の導光体に用いることが
できる屈折率分布をもつ透明板の代表的な例として、図
１に示すような、板の厚み方向に連続的に屈折率が変化
する平板が挙げられる。図１において、１は屈折率分布
をもつ透明板、２は光を入射する端縁部、４は平行光で
ある。端縁部２から入射した光４は高屈折率側に曲げら
れ、高屈折率面３に達する。

【００１２】図１に示したような板の厚み方向に屈折率
分布を持つものに加えて、さらに板の長手方向にも屈折
率分布を持たせたものも本発明に有効である。

【００１３】屈折率分布をもつ透明板の素材としては、
無機ガラス、有機高分子などいかなるものでもよいが、
液晶表示装置用の導光体として使用する場合には、軽さ
や耐衝撃性などの点で有機高分子によるものが好ましく
用いられる。この様な屈折率分布を形成するためには、
素材中に所定の屈折率分布を示す組成分布を形成すれば
良く、いかなる方法で得られたものでも本発明の導光体
に使用することができる。たとえば、無機ガラスを使用
する場合には、イオン交換やＣＶＤ（化学気相蒸着）の
ような方法で、有機高分子を使用する場合には、ＣＲ−
３９などのモノマーを不完全に重合したゲルに屈折率の
異なるビニルモノマーを表面から拡散させて共重合する
方法、２種以上の屈折率の異なるビニルモノマーを用
い、光や熱などの不均一な重合条件を付与して、共重合
する方法、あるいは、透明な合成樹脂体にビニルモノマ
ーなどの異種低分子化合物を拡散させる方法などが挙げ
られる。

【００１４】図１に示したように、透明板の高屈折率面
に光拡散処理を施すことは、本発明の導光体の効果をさ
らに高めることができる点で有効である。光拡散処理の
方法としては、単にサンドペーパーで擦ることやホーニ
ング加工により表面を梨地状に加工すること、ヘアライ
ン加工すること、白色塗料を塗布すること、および、ガ
ラスビーズなどの無機、有機微粒子などを分散させるこ
となどが挙げられる。図１において、高屈折率面３に達
した光は表面の光拡散処理により散乱し、低屈折率面５
から出射する。

【００１５】本発明の導光体端縁部を集光作用を示すよ
うに加工することは、本発明の効果をさらに高めること
ができる点で有効な方法である。集光作用を示すように
加工する方法としては、凸レンズ状にエッジを丸く研磨
する方法、かまぼこ型のレンズを貼る方法、中央が屈折
率が高い透明板を貼る方法などが挙げられる。

【００１６】次に、本発明を、図面を参照してさらに詳
細に説明する。

【００１７】図２は、従来用いられている導光体を使用
したバックライト装置の一例の断面を示したものであ
る。図２において、６は透明アクリル樹脂による導光
体、７は導光体表面に施した印刷、８は反射板、９は拡
散板、１０は冷陰極型直管蛍光ランプ、および、１１は
反射傘である。ランプ１０から発した光１２はアクリル
と空気との屈折率の違いから、端面に入射した光はアク
リル板内で反射を繰り返して進み、インクが印刷された
部分で反射率が変化するためアクリルから光が表に放射
される。光源から遠ざかると光の減衰が大きくなるた
め、ランプから遠ざかるに従い、印刷密度を大きくする
ことで表面輝度を均一化している。しかし、導入光の大
部分を占める出光面に平行な直進光はインク部分に到達
することができず、表面から出光することができない。
従って、ランプから発する光量に対する導光体表面から
出る光量の割合（以下、光の利用効率と略す。）は低く
なる。

【００１８】図３は、本発明による屈折率分布を持つ透
明板からなる導光体を使用したバックライト装置の一例
の断面を示したものである。図３において、１３は図１
に示したような屈折率分布を有する透明板、１４は梨地
加工した透明板の高屈折率面、１８は反射板、１６は拡
散板、１７は冷陰極型直管蛍光ランプである。ランプ１
７から発した平行光１９はしだいに高屈折率側に曲げら
れ、高屈折率面１４に到達し、散乱して表面から出光す
る。このように、導入光の大部分を占める出光面に平行
な直進光も表面から出光出来るため、光の利用効率が高
くなる。

【００１９】

【実施例】以下本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。

【００２０】実施例１ （導光体の作製）メタクリル酸メチルに２，２−アゾビ
スイソブチロニトリルを０．０１重量％加え、予備重合
釜で８０℃に加熱して、重合率１０％の粘稠なメタクリ
ル樹脂シラップを得た。該シラップ１００重量部に、ビ
スフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（“エピコート”８
２７ 油化シェルエポキシ（株）製）５０重量部、２，
２−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロ
ニトリル）０．５重量部およびブレンステッド酸脂肪族
スルホニウム塩触媒（“アデカオプトン”ＣＰ−６６
旭電化工業（株）製）０．１５重量部を加え、真空脱泡
しながら均一に混合し組成物を得た。

【００２１】次に、２枚のガラス板、２ｍｍ厚透明アク
リル板、柔軟性のあるガスケットおよびクランプからな
る内寸が３００×２００×５ｍｍｔのセル（図４）に該
組成物を注入し、密封した後、空気浴式重合炉で５０〜
１２０℃、４８時間重合，硬化させ、離型後透明板を得
た。得られた透明板の厚みは６．０ｍｍであり、干渉顕
微鏡（インターファコ カールツァイス社製）を用いて
測定した表面と裏面の屈折率差は０．０２で、連続的に
屈折率が変化するものであった。

【００２２】得られた透明板の高屈折率面に６０メッシ
ュのガラスビーズを吹き付ける常法のホーニング法によ
って透明板の高屈折率面をホーニング加工した。次に、
これを２０７×１５２ｍｍの大きさに切断し、切断面を
常法により鏡面研磨加工した。

【００２３】（輝度の測定）図５、図６に示すバックラ
イト装置に、上で得られた導光体を組み入れ、ランプ点
灯後３０分後に、センターライン上での法線方向の輝度
を色彩色度計（ＣＳ−１００ ミノルタ製）を用いて測
定した。なお、反射板には厚さ２００μｍの白色ポリエ
ステルフィルム、拡散板には厚さ１００μｍのノングレ
アポリエステルフィルム、反射傘には白色ポリエステル
樹脂、ランプには管径６．０ｍｍφの冷陰極型直管蛍光
ランプ（スタンレー社製）を用いた。また、ランプはＤ
Ｃ１２Ｖでインバータを介して点灯させ、管電流は５ｍ
Ａであった。

【００２４】測定結果を図７のａに示す。図から明らか
なように、本発明の導光体を用いた場合、表面輝度が非
常に高く、かつ、ランプからの距離に対する輝度分布の
均一性が優れていることがわかる。

【００２５】比較例１ ６．０ｍｍ厚の透明アクリル樹脂板の片面を実施例１と
同様にホーニング加工し、切断、研磨した。次に、実施
例１と同様にバックライト装置に組み入れ、表面輝度を
測定した。測定結果を図７のｂに示す。ランプ近傍は非
常に輝度が高いが、中央付近の輝度が低く、均一性に劣
るものであった。

【００２６】比較例２ ６．０ｍｍ厚の透明アクリル樹脂板を２０７×１５２ｍ
ｍの大きさに切断し、切断面を鏡面研磨加工した。次
に、アクリル樹脂板の片面に酸化チタンを含有する白色
塗料を用いてスクリーン印刷を施し、図８に示すよう
な、光源近傍では塗布面積率が低く、中央付近に行くに
つれて塗布面積率が高くなる印刷パターンを形成した。
これを実施例１と同様にバックライト装置に組み入れ、
表面輝度を測定したところ、図７のｃのようになった。
均一性は優れていたが、本発明の導光体を使用したａと
比較して、輝度が低いものであった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の導光体は上記構成としたことに
より、次の効果を奏する。

【００２８】(1) 表面輝度が非常に高く、光源からの光
を有効に利用できる。

【００２９】(2) 表面輝度の均一性に優れている。

【００３０】(3) 従来のバックライト装置と同じ明るさ
にする場合、小さな消費電力で済む。

【００３１】従って、本発明の導光体は各種面光源や液
晶表示装置などのディスプレイ装置の導光体として好適
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の板の厚み方向に連続的に屈折率が変化
する透明板の断面図である。

【図２】従来の導光体を使用したバックライト装置の断
面図である。

【図３】本発明の導光体を使用したバックライト装置の
断面図である。

【図４】本発明の導光体を作製するために用いたセルの
断面図である。

【図５】輝度測定に用いたバックライト装置の平面図で
ある。

【図６】輝度測定に用いたバックライト装置の断面図で
ある。

【図７】輝度分布を示すグラフである。

【図８】比較例２の導光体の平面図である。

【符号の説明】 １：屈折率分布透明板 ２：端縁部 ３：高屈折率面 ４：平行光 ５：低屈折率面 ６：透明アクリル樹脂 ７：印刷パターン ８：反射板 ９：拡散板 １０：冷陰極型直管蛍光ランプ １１：反射傘 １２：入射光 １３：屈折率分布透明板 １４：梨地加工面 １５：反射板 １６：拡散板 １７：冷陰極型直管蛍光ランプ １８：反射傘 １９：平行光 ２０：ガラス板 ２１：透明アクリル板 ２２：ガスケット ２３：クランプ ２４：導光体 ２５：反射板 ２６：拡散板 ２７：冷陰極型直管蛍光ランプ ２８：反射傘 ２９：収容ケース ３０：センターライン ３１：透明アクリル樹脂板 ３２：印刷模様

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】媒体が屈折率分布をもつ透明板からなるこ
   とを特徴とする導光体。
2. 【請求項２】端縁部を光入射部とし、表面部を主な光出
   射部とする請求項１記載の導光体。
3. 【請求項３】屈折率が透明板の厚み方向に変化する屈折
   率分布を有することを特徴とする請求項１記載の導光
   体。
4. 【請求項４】高屈折率面に光拡散処理が施されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の導光体。
5. 【請求項５】請求項１記載の導光体と光源とからなるこ
   とを特徴とする面光源。