JPH0618879A - 面光源素子 - Google Patents

面光源素子

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JPH0618879A
JPH0618879A JP3345893A JP34589391A JPH0618879A JP H0618879 A JPH0618879 A JP H0618879A JP 3345893 A JP3345893 A JP 3345893A JP 34589391 A JP34589391 A JP 34589391A JP H0618879 A JPH0618879 A JP H0618879A
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light
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transparent
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source element
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Application number
JP3345893A
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English (en)
Inventor
Makoto Oe
誠 大江
Kazukiyo Chiba
一清 千葉
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】液晶表示素子などの背面照明手段として好適な
全表面から均一な輝度で発光し、しかも効率の高い面光
源素子を提供する。 【構成】透明な導光体1の側面7を入射面として光源4
を密着させ、またリフレクタ5により無駄なく光源4の
光を導光体1に導入する。導光体1の出射面6は平滑に
して出射光の損失を少なくする。出射面6にはプリズム
単位を有するエレメント3を密着させ、また透明導光体
1の出射面6の反対面9は粗面化された部分と平滑な部
分8が交互に存在し、かつ平滑部分の割合が光入射面7
に近づくに従って増加するようにする。また反対面9に
接近して反射面2を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、面光源装置に用いられ
る面光源素子に関し、特に、液晶表示素子などの背面照
明手段として好適に使用することができるものに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示装置などの背面照明(バ
ックライト)手段としては、光源に線状ランプを用い、
回転放物線型リフレクターの焦点に置き、ランプ上部に
乳白色の拡散板を置いた構造が一般的である。この構造
の装置においては、リフレクターの形状や拡散板の拡散
率を調整することにより改良が図られている。
【0003】また、線状ランプと導光体を組み合わせ、
導光体の形状を点光源近似によってシュミレートし、あ
る方向の出射光を集光するように近似曲線形状に加工し
た装置、光の進行方向に沿って導光体の厚みを変えた装
置、光源からの距離によってプリズム角を変えたレンチ
キュラーを使用した装置、更に、これらを組み合わせた
ものなどがある。
【0004】近年、面光源素子は液晶表示素子として使
われてきているが、従来の面光源素子を使用して表示品
質を高めようとすると、特に、10〜12インチサイズ
の大型の表示用になると面光源素子部分だけの厚みが2
0〜30mmとなって薄型の面光源素子としての要望を満
たすことができない。
【0005】一方、アクリル樹脂などの板状透明材料を
透明導光体とし、この透明導光体の端部から光を入射
し、導光体の上面もしくは下面から光を出射するエッジ
ライト方式の面光源装置が種々提案されている。しかし
ながら、10〜12インチサイズの大型の液晶表示装置
では、光源からの距離に応じて暗くなったり、ムラが生
じるなどして必ずしも良好な表示を行うことができなか
った。
【0006】これに対して、導光体の厚さを、ランプか
らの距離に応じて薄くするなど、また、光の行路を幾何
学的に変えるなどの手段が講じられているが、精密な加
工を必要とする特殊形状とする必要があり、製造コスト
上に不都合がある。しかも、光の利用効率が低かった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】最近、エッジライト方
式の面光源素子について、特開平1−245220号公
報には、導光体の光出射面の対向面に光入射部から離れ
るに従って光散乱物質を密に塗布或いは付着し、又は光
散乱反射面を設置してその表面に同様に光散乱物質を塗
布或いは付着した表示方法が開示され、また特開平1−
107406号公報には透明板表面に細かい斑点(散乱
物質)が設けられ、その斑点パターンが互いに異なる複
数の透明板を重ねることにより、光拡散板の全面を均一
に明るくすることができる面照明装置が報告されてい
る。
【0008】しかしながら、これらの方法においては、
一般的に散乱物質として光不透過な無機物(多くの場
合、酸化チタンや硫酸バリウム等の白色顔料)が使用さ
れるために、この散乱物質に当った光が散乱する際に、
光吸収等の光のロスが発生し、出射光の輝度の低下が生
じる。
【0009】大江は実開昭61−171001号公報、
米国特許第4729068号公報において導光体上に、
光導光体と拡散層の中間の性質を示す層を介して拡散層
を設け、その上に出射光の均一化を得るために出射光調
整部材を設けた光拡散装置を報告している。
【0010】また、本発明者らも特開平1−24449
0号公報および特開平1−252933号公報におい
て、導光体の光出射面とその対面の少なくとも一方の面
をレンズ状あるいは梨地面とし、その光出射面上に出射
光分布の逆数に見合う光反射パターンを有する出射光調
整部材および光拡散板を配置するエッジライト方式の面
光源素子を提案した。
【0011】これらの出射光調整部材を使用した光拡散
装置および面光源素子は、出射光の均一性の点では優れ
た改良効果を示すものの、出射光調整部材において反射
した光が再利用できず、出射光の輝度は調整前輝度の最
小値近くまで低くなることが判明した。
【0012】本発明者らは、特開平2−17号公報およ
び特開平2−84618号公報において、導光体の光出
射面とその対面の少なくとも一方の面をレンズ状あるい
は梨地面とし、その光出射面上に所定の方向に光を出射
させるプリズムを設置した面光源素子を提案した。これ
らの面光源素子を上記液晶カラーパソコン装置等に用い
ると、確かに使用者が見る方向に集中光が得られるよう
になったが、出射光の出射面における均一性の点では満
足できるものが得られなかった。
【0013】本発明は、光出射面全面で均一な明るさに
なり、かつ所定方向において高い輝度の出射光が得られ
る超薄型面光源素子を提供することを目的とするもので
ある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者は上述の状況に
鑑み、種々の検討を行った結果、本発明を完成させるに
至ったものである。
【0015】本発明の面光源素子は、少なくとも一つの
側端を光入射面とし、これと直交する1つの面を光出射
面とし、かつ該光出射面の反対面に光反射層を備えた透
明導光体(1)と、該透明導光体の光出射面からの光を
所定の方向に光を出射させる多数のプリズム単位を有す
るエレメント(2)とから構成され、透明導光体の光出
射面とその反対面の少なくとも一方に、透明導光体の光
入射面から入射した光を当該光の進行方向に対して斜め
方向に出射させる指向性出射機能と、光出射面から出射
する光の輝度値を光出射面全面で均一化させる制御機能
とを持たせたことを特徴とするものである。
【0016】光入射面から導光体に入射した内部光の光
量は、光出射面からの出射、導光体内部の光吸収などに
より、光入射面から離れるに従って減少するが、本発明
の面光源素子は、平滑部分の割合を光入射面に近づくに
従って増加するようにしたので、透明導光体を薄型にし
ても入射された光が光出射面の全面からほぼ均一な輝度
値で出射される。また、透明導光体に入射された光は、
無駄に消費されることがなく、光の利用効率が高いの
で、光源のワット数を増加させることなく、高い輝度の
出射光が得られる。さらには光を所定の方向に光を出射
させる多数のプリズム単位を有するエレメントを透明導
光体の上に設置することで、所定の方向において高い輝
度値を有する出射光が得られるものである。
【0017】従って、本発明によれば、光出射面全面で
均一な明るさになり、かつ所定の方向において高い輝度
の出射光が得られる超薄型面光源素子を提供することが
できる。
【0018】以下、この発明の面光源装置をさらに詳細
に説明する。
【0019】まず、本発明の面光源素子の基本的な原理
について説明する。導光体の空気に対する光の屈折率n
は、概ね、n=1.4〜1.6であり、図1(a)に示
すように導光体1の入射面7と出射平面6が直交してい
るようなエッジライティング形状では、臨界角が45度
前後であると原理的に出射平面から光が出射しない。な
お、図1(a)において、4は蛍光灯などの光源、5は
そのリフレクター、2は導光体1の出射平面6の反対側
に形成された反射面である。
【0020】そのため、一般には図1(b)に示すよう
に、出射平面6を光散乱加工した平面6aとしたり、反
射面2を散乱反射面9aとすることが行なわれる。
【0021】本発明者らは、導光体からの出射光量を最
も大きくするために、導光体表面とその対向面の一方あ
るいは双方の散乱加工の検討を行ったところ、それら表
面を可能な限り均一に粗面加工を施す方法およびそれら
表面に所定方向に光を出射させる多数のレンズ単位を設
ける方法が、散乱物質を導光体表面とその対向面の一方
あるいは双方に塗布する方法またはアクリル板重合時に
散乱物質の層を表面に形成させる方法に比べて有効なこ
とを見出した。
【0022】一方、粗面加工を施した導光体の一端面に
リフレクターとして銀蒸着ポリエステルフィルムを巻き
付けた蛍光灯を置き、粗面加工面に密接して銀蒸着ポリ
エステルフィルムを反射材として配設して出射光の輝度
を測定すると、蛍光灯から離れるに従って出射光の輝度
は減衰してゆき、導光体の厚みの70〜80倍の距離に
なると入射端近傍の輝度値の1/10以下になる。これ
を図2中の線に示す。
【0023】本発明者らはこの不均一化を改善するため
に、先述したように特開平1−244490号公報およ
び特開平1−252933号公報において、出射光調整
用の透光性シートで輝度の均一化を行なうことを提案し
た。しかしながら、この方法では出射光の輝度の均一性
は達成されたものの、出射光全体としての輝度値は入射
端近傍の輝度値の1/10〜1.5/10程度に低下
し、導光体内に入射した光エネルギーの利用は効率的に
行なわれていなかった。これを図2中の線に示す。こ
れは、出射光調整用透光性シート自体が出射してくる光
をカットするだけのもので、その調整パターンにおいて
光を反射して再利用できないことによるものである。
【0024】そこで、本発明者らは、このような観点か
ら、入射してくる光をできる限り有効に利用するために
出射光調整用透光性シートの調整パターンや、また先述
した特開平1−245220号公報のように散乱物質を
光入射部から離れるに従って密に、光出射面の対面に塗
布することによって光の出射を行うのではなく、本発明
者らが特開平2−17号公報、特開平2−84618号
公報、特開平2−176629号公報に報告しているよ
うな透明導光体でかつ本来出射量が大きい透明導光体
で、光学的に最もロスの少ない界面反射を用いて出射光
量の調整を行い、出射光面の輝度値の均一化を試みた。
【0025】すなわち、透明導光体の光出射面とその反
対面の少なくとも一方に、透明導光体の光入射面から入
射した光を当該光の進行方向に対して斜め方向に出射さ
せる指向性出射機能を持つ、粗面または多数のレンズ単
位を設けるとともに、これら粗面または多数のレンズ単
位を有する面に平滑部分を設け、しかもその平滑部分の
割合を光入射面に近づくに従って増加させ、透明導光体
の光出射面から出射する光の輝度値を光出射面の全体で
均一化させる制御機能を持たせることによって、出射光
の全体としての輝度値が入射端近傍の輝度値の約3/1
0に増加させることができ、しかも光出射面全体として
均一な輝度値を示す透明導光体を得ることができること
を見出した。これを図2中の線に示す。本発明の面光
源素子はこの透明導光体を用い、かつ先述したように所
定方向に光を有効的に出射させるために、該透明導光体
の上に多数のプリズム単位を有するエレメントを設置し
たものである。
【0026】
【実施例】この発明の面光源素子を、以下の実施例によ
り、具体的に説明する。
【0027】面光源素子 図3に、この発明による面光源素子を組み込んだ背面照
明(バックライト)装置の一実施例を示し、また図4に
は図3に示す装置のIV−IV線の一部断面図を示す。
【0028】この装置は、四角平板状の導光体1と、そ
の光出射面6側に設置されたプリズム単位を有するエレ
メント3と、導光体1の端部側面(光入射面7)に設け
られた1本の蛍光灯などの光源4と、この光源4を保持
すると共に内面に設けられた反射面により入射面へ光を
反射させるリフレクター5とから構成されている。導光
体1の光出射面6の反対側には、光反射層2が設けられ
ている。
【0029】この発明の面光源素子の特徴は、導光体1
の光出射面とその反対面の少なくとも一方に、導光体1
の光入射面7から入射した光をその進行方向に対して斜
め方向に出射させる指向性出射機能を持つ粗面または多
数のレンズ単位を設けると共に、これら粗面または多数
のレンズ単位を有する面に平滑部分を設け、しかもその
平滑部分の割合を光入射面に近づくに従って増加させ、
導光体1の光出射面から出射する光の輝度値を光出射面
の全面で均一化させる制御機能を持たせたことと該導光
体の上に導光体から出射した光を所定の方向に出射させ
るために、プリズム単位を有するエレメントを設置する
ことである。
【0030】この実施例では、光出射面6の粗面化され
た反対面9に平滑部分8が設けられ、その平滑部分8の
割合が、図4の矢印Aに示すように、光入射面7に近づ
くに従って増加するように構成されている。
【0031】導光体の平滑部分の増加する割合、平滑部
分の形状およびパターン、導光体の材質や形状、光源の
種類、光出射・反射面の加工度などに応じて適宜に選
択、変更して決定することができる。
【0032】平滑部分のパターン例を、図5(a)〜
(e)に例示する。これらいずれの例も、平滑部分8の
割合が、図5中の矢印Aに示すように光入射面7に近づ
くに従って増加する。
【0033】本発明においては、透明導光体の光出射面
からの光を所定の方向に光を出射させるために多数のプ
リズム単位を有するエレメントを用いる。図1(b)に
示すように、出射面を散乱加工して出射平面6aおよび
9aとした場合には、出射面の法線に対し60〜70度
方向にほとんどの光が出射している。このような方向を
法線方向に変換させるために、多数のプリズム単位を有
するエレメントを用いる。
【0034】図6(a)、(b)には透明導光体の光出
射面からの光を所定の方向に光を出射させる多数のプリ
ズム単位を有するエレメント(2)のプリズムを拡大し
た図である。同図において、20、21はそれぞれ透明
導光体(1)からの右側方向、左側方向への出射光、θ
1 、θ2 はそれぞれ、法線とプリズム面30、31がな
す角、32は出射面である。またψ1 〜ψ6 およびφ1
〜φ6 はそれぞれ、プリズム単位の各面域は基準線に対
する角度を示したものであり、その角度の取り方は図6
(a)、(b)に示す通りである。
【0035】出射光21のようにプリズムの右側より入
射する場合においては、プリズム面30から入射し、プ
リズム面31で全反射した後、出射面32から所定角度
ψ6で出射する。また、出射光20のようにプリズムの
左側から入射する場合においては、プリズム面31から
入射し、プリズム面30で全反射した後、出射面32か
ら所定角度φ6 で出射する。導光体からの出射角は、法
線に対して対称となるとは限らないが、プリズム角(図
7のθ1 、θ2 )を変えることにより所望の出射角(ψ
6 およびφ6 )を得ることが可能である。
【0036】プリズム単位を有するエレメント(2)の
導光体への設置は、導光体端部のみを接着剤などによる
接着や圧着による強制密着による方法の他、単に載置す
るのみでも行なうことができる。また、導光体とエレメ
ント(2)との間を密着させ、もしくは薄い空気層を介
して積層することもできる。
【0037】この発明において透明導光体(1)は、ア
クリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂な
どの透明樹脂、ガラスや石英などの透明無機材料から得
ることができ、特に可視光透過率の大きいアクリル樹脂
が好適である。この導光体1の成形方法は、適宜に選
択、変更して行なうことができる。
【0038】この発明における光源4は、特に限定され
ず、連続した線状光源である蛍光灯、フィラメントラン
プや、入射面に沿って配置された複数の点光源、側面か
ら光を漏光する光伝送体とこの光伝送体の端部入射面に
設けられる光源とを組み合わせた光源装置などを光源と
して用いることができる。
【0039】この発明における面光源素子の反射層2
は、フィルムに金属(銀、アルミニウムなど)を蒸着し
た反射フィルムなどを積層して形成することができる。
この反射材としては、反射率の高いものが好ましい。
【0040】この発明において、導光体1は、光出射面
6とその反対面の少なくとも一方が粗面化されているか
或いは所定の方向に光を出射させる多数のレンズ単位が
形成されている必要がある。また、粗面化され或いは多
数のレンズ単位が形成された面には、平滑部分が光入射
面に近づくに従って増加するように設けられている必要
がある。
【0041】この発明の好ましい態様にあっては、導光
体1の平滑部分8の表面は、光学的平面であることが好
ましく、特に、鏡面化されていることが望ましい。これ
は光学的平面に対して臨界反射角以上の入射角で入射し
た光は殆どロスされることなく反射され漏洩光とはなら
ないことから、光を有効に利用でき、光出射面全体の輝
度を向上させることができるからである。
【0042】この発明で用いられるレンズ単位の形状
は、特に限定されず、例えば本発明者らが特開平2−1
7号公報で提案しているような形状のレンズ単位が使用
できる。
【0043】図7(a)、(b)に種々のレンズ形状を
有するレンズ40を例示する。
【0044】この発明で用いられる粗面化された面の性
能としては、粗面化部分の曇価が約30%以上、とりわ
け50%以上あることが好ましい。
【0045】この発明の面光源素子は、上記の実施例に
限定されず、種々の変形例が可能である。例えば、上記
実施例では、光出射面6の粗面化された反対面9に平滑
部分8が設けられているが、図8に示すように、粗面化
された光出射面6に平滑部分8を設けることができ、図
8中の矢印Aに示すように光入射面7に近づくに従って
平滑部分8の面積率を増加させる構成とすることもでき
る。
【0046】更に、図9に示すように、光出射面6およ
びその反対面9の粗面化された両面に平滑部分を設ける
ことができ、図9の矢印Aに示すように光入射面7に近
づくに従って平滑部分の面積率を増加させる構成とする
こともできる。
【0047】また、上記実施例では、導光体1の一端側
にのみ光源4を設けた構成としたが、図10に示すよう
に、光源4を導光体1の両端部に配置することもでき
る。
【0048】面光源素子の調整方法 この発明による面光源素子は、種々の方法により調整、
製造することができる。
【0049】例えば、この発明において、導光体の粗面
化された面あるいはレンズ単位を有する面に平滑部分を
設ける場合には、粗面化された面あるいはレンズ単位を
有する面に平滑部分を設ける方法、平滑面に粗面化部分
あるいはレンズ単位を設ける方法のいずれの方法を用い
ても目的とする導光体を作製することができる。例え
ば、サンドブラストやエッチングなどの粗面化処理によ
り、所望の粗面パターンや表面荒さを有する金型あるい
は特定のレンズ単位と平滑部分を有する金型を準備し、
これらの金型を用いて樹脂を射出や熱プレスにより成形
して、粗面化されたあるいはレンズ単位を有する光出射
面とその反対面の少なくとも一方に、所定の平滑部分を
設けた導光体を得ることができる。特に射出成形法は、
精度および成形スピードの点において優れており、好ま
しい成形法である。
【0050】面光源素子の製造は、導光体、プリズム、
反射材料などの各部材を準備し、これらを組み立てるこ
とにより実施することができる。
【0051】詳細な実施例 (導光体用金型の作製)磨き黄銅板の片面にガラスビー
ズを吹きつけ、常法のホーミング法によって金属板表面
を一様に粗面加工した板を作製する(金型−1)。
【0052】平滑部の面積率分布が、図11に示す分布
となるようなグラデーションパターンをCADにて作製
する。金型−1の表面に常法のホトリソグラフィー法に
より写真光学的にパターンを焼き付け現像し、粗面とし
て残したい部分(図12(a)に示す粗面部分50と同
一の部分)を皮膜で保護し、残りの部分をエメリー#8
00研度程度になるように研磨する。その後、保護膜を
取り除き所定の平滑部を有する金型を作製する(金型−
2)。
【0053】これらと別に、黄銅板の表面をエメリー#
800バフ研磨し、鏡面板を作製する(金型−3)。
【0054】一方の面が金型−2と同じ面で、他方の面
が金型−3と同じ面を有する射出成形用の入子金型を作
製する(金型−4)。
【0055】(導光体の作製)厚さ3mmのアクリル樹脂
板150mm×250mmを金型−2、金型−3の間にはさ
み込んで熱プレスにより常法通りレプリカをとる。さら
に図12(a),(b)に示すようなサイズ、パターン
位置になるように切断し、切断した4辺は常法により鏡
面になるように研磨する(導光体−1)。
【0056】図12(a)中の符号50は粗面部分であ
り、また図12(b)において導光体1のサイズは、縦
(B)225mm、横(C)132mm、ゾーン0の幅
(D)15mm、有効幅(E:ゾーン1〜11の幅)20
5mm、ゾーン12の幅(F)5mmである。
【0057】全く同様なプロセスで厚さ3mmのアクリル
樹脂板150mm×250mmを金型−1、金型−3の間に
はさみ込み、熱プレスによりレプリカをとり、切断、研
磨して導光体を作製する(導光体−2)。
【0058】比較例として、金型−2の粗面相当部分に
スクリーン印刷でインクが印刷されるようなネガEP画
を作製し、これを用いてスクリーン印刷の刷版を作製す
る。厚さ3mmのアクリル樹脂板150mm×250mmの片
面に市販の白インキ((株)セイコーアドバンス VI
C 120ホワイト)を用いてスクリーン印刷した後、
導光体−1、導光体−2と同様に切断、研磨して比較用
導光体を作製する(導光体−3)。
【0059】200トン射出成形機により、金型−4を
用い、シリンダー温度280℃にて、アクリル樹脂ペレ
ット(アクリペット VH 三菱レイヨン(株))から
導光体を作製する(導光体−4)。
【0060】(導光体−2の曇価測定)導光体−2の粗
面部より50mm×50mmの紙片を切り出し、曇価をAS
TM−D1003−61に準じて測定して次式により曇
価を求めた。
【0061】曇価={(拡散光透過率)/(全光線透過
率)}×100% その結果、導光体−2の曇価は64.8であった。 (エレメント(2)の製作)ランプを短辺に1灯設置す
ることから最終的な面光源素子よりの出射角を法線方向
となる様に、プリズム角を等方性とし塔頂角63゜とし
た(θ1 =θ2 =31.5゜)。
【0062】プリズムの先端角63゜のマルチプリズム
パタ−ンで、且つピッチ0.38mmの金型を作成し、
熱プレスにより厚さ1mmのアクリル樹脂板に熱転写
し、プリズム単位を有するエレメント(2)とした。
【0063】(面光源素子の組立)反射層をして100
μのポリエステルフィルムに銀蒸着を施したフィルムを
132mm×225mmに切断した。これを光反射体と
する。ランプケ−スは(株)スカイアルミ製クリスタル
ホワイト(片面白色塗装アルミ板厚み0.25mm)の
白色部を内側にし、内径6mmφで開口部3mmとなる
ようなアパ−チャ−付き円筒を作成した。
【0064】導光体の短辺に、図12(b)の0ゾーン
が来てかつ粗面あるいは印刷面が反射層の銀蒸着面に近
接するように導光体を載置しさらにその上にプリズム単
位を有するエレメント(2)を載置し、この3点をまと
めてランプケースのアパーチャー部にさし込む。このラ
ンプケースに(株)松下電機産業製KC162T4E5
4B(4mmφ×162mm)のランプを挿入し、面光源素
子とする。ランプ点灯用インバータは(株)TDK製C
XA−L10Lを用いDC12Vを印加して点灯する。
【0065】(面光源素子の輝度測定)輝度計は(株)
トプコンのBM−5を用い、視野角1°、測定円10〜
15mmφで測定する。測定点は図13に示したゾーン1
〜ゾーン11の中央部を測定する。面光源素子は全てラ
ンプを上にして所定の測定台に垂直に載せて固定しDC
12Vを印加して点灯後、15分以上ランプエイジング
タイムを経て測定する。測定温度は23℃±2℃の条件
であった。
【0066】(輝度測定結果)輝度の測定結果を表1及
び図13に示す。
【0067】
【表1】
【0068】(導光体および面光源素子の光出射光の角
度分布の測定)試料を測定台上にランプyが左側に位置
するように載置し、図14に示すように試料を回転させ
て所定の角度で決められた位置の輝度を測定する。
【0069】導光体−1を用いた面光源素子よりプリズ
ム単位を有するエレメント(2)を除去した試料を1−
とし、エレメント(2)を載置した試料を1−とす
る。導光体−3を用いた面光源素子よりエレメント
(2)を除去した試料を3−とし、エレメント(2)
を載置した試料を3−とする。
【0070】測定点はいずれの場合も図12(b)のゾ
ーン6の中央に固定する。結果を図15(a),(b)
に示す。
【0071】表1、図13および図15から明らかなよ
うに、本発明例である導光体−1では光出射面全面から
ほぼ均一な輝度の出射光が出射される。しかも本発明の
主旨であるエレメント(2)のない時の光出射光は図1
5(a)試料1−の測定例の様に65゜にピーク輝度
を持つ分布光であり、エレメント(2)を戴置した時は
ほとんどすべての出射光が試料の法線方向にピーク輝度
を持つ分布光となる(図15(a)試料1−)。一方
比較例である試料3も表1および図13に示すように光
出射面全面からほぼ均一な輝度の出射光が出射される
が、図15試料3−に示すようにエレメント(2)が
なくとも、0゜方向にピーク輝度を持つ分布光であり、
エレメント(2)を設置してもピーク輝度の出射方向は
変わらない。しかも驚くべきことは試料のサイズ、使用
したランプおよび消費電力は変わらないのに、本発明例
と比較例とでは、試料の法線方向の輝度値のほうが約
2.5倍高い。また導光体−4から作製した面光源素子
も導光体−1から作製した面光源素子と全く同様の結果
が得られた。
【0072】
【発明の効果】この発明の面光源素子は、透明導光体の
光出射面とその反対面の少なくとも一方に、透明導光体
の光入射面から入射した光を当該光の進行方向に対して
斜め方向に出射させる指向性出射機能と、光出射面から
出射する光の輝度値を光出射面全面で均一化させる制御
機能とを持たせ、かつ該透明導光体の光出射面からの光
を所定の方向に光を出射させる多数のプリズム単位を有
するエレメント(2)とを設けることにより、透明導光
体を薄型にしても、入射された光が光出射面の全面から
所定の方向にほぼ均一な輝度値で出射される。また、こ
の透明導光体は光の利用効率が高いので、光源のワット
数を増加させることなく、高い輝度の出射光が得られ
る。
【0073】従って、本発明によれば、光出射面全面で
均一な明るさになり、かつ所定の方向において高い輝度
の出射光が得られる超薄型面光源素子を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の面光源素子の構成を示す断面図である。
【図2】種々の面光源の光入射面からの距離に対応する
輝度値の変化を示す図である。
【図3】本発明による一実施例の面光源素子を組み込ん
だ背面照明装置の一部切欠斜視図である。
【図4】図3のIV−IV線の一部断面図である。
【図5】平滑部分の平面パターンの例を示す概略図であ
る。
【図6】導光体より出射光のピーク光がプリズムに入射
した時の光路解析図である。
【図7】種々のレンズ単位を例示する断面概略図であ
る。
【図8】本発明の面光源素子の変形例を示す一部断面図
である。
【図9】本発明の面光源素子の変形例を示す一部断面図
である。
【図10】背面照明装置の変形例を示す概略側面図であ
る。
【図11】実施例で用いた導光体作製用の金型に形成し
たパターンの平滑部の面積率分布を示すグラフである。
【図12】作製した導光体の平面図である。
【図13】各面光源素子の輝度分布の測定結果を示すグ
ラフである。
【図14】作製した面光源素子の指向性出射角の測定法
を示す概略図である。
【図15】作製した面光源素子の指向性出射角の測定結
果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 導光体 2 反射面 3 プリズム単位を有するエレメント(2) 4 光源 5 リフレクター 6 出射面 6a 粗面化された出射面 7 導光体1の入射面 8 導光体1の平滑部分 9 光出射面の反対面 9a 粗面化された光出射面の反対面 粗面化した導光体を用いた面光源の光入射
面からの距離に対する輝度値の変化を示す図である。 出射光調整シートと粗面化した導光体を用
いた面光源の光入射面からの距離に対する輝度値の変化
を示す図である。 本発明で用いる導光体を用いた面光源の光
入射面からの距離に対する 輝度値の変化を示す図である。 20 透明導光体(1)からの右側方向への出射
光 21 透明導光体(1)からの左側方向への出射
光 30 プリズム面 31 プリズム面 32 出射面 θ1 法線とプリズム面31がなす角 θ2 法線とプリズム面30がなす角 ψ1 〜ψ6 プリズム単位の基準線に対する角度 φ1 〜φ6 プリズム単位の基準線に対する角度 40 レンズ面 50 粗面部

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一つの側端を光入射面とし、
    これと直交する1つの面を光出射面とし、かつ該光出射
    面の反対面に光反射層を備えた透明導光体(1) と、該透明導光体の光出射面からの光を所定の方向に光
    を出射させる多数のプリズム単位を有するエレメント
    (2)とから構成され、 透明導光体の光出射面とその反対面の少なくとも一方
    に、透明導光体の光入射面から入射した光を当該光の進
    行方向に対して斜め方向に出射させる指向性出射機能
    と、光出射面から出射する光の輝度値を光出射面全面で
    均一化させる制御機能とを持たせたことを特徴とする面
    光源素子。
  2. 【請求項2】 透明導光体が、指向性光出射機能を持つ
    粗面化された光出射面と、その少なくとも1つの端部側
    面に形成された光入射面と、該光出射面の反対面に設け
    られた光反射層とを有し、前記粗面化された光出射面に
    平滑部分を設け、該平滑部分の割合を前記光入射面に近
    づくに従って増加させて光出射面から出射する光の輝度
    値を光出射面全面で均一化させる制御機能を持たせたこ
    とを特徴とする請求項1記載の面光源素子。
  3. 【請求項3】 透明導光体が、光出射面と、その少なく
    とも1つの端部側面に形成された光入射面と、指向性光
    出射機能を持つ粗面化された、光出射面の反対面と、該
    反対面に設けられた光反射層とを有し、前記粗面化され
    た反対面に平滑部分を設け、該平滑部分の割合を前記光
    入射面に近づくに従って増加させて光出射面から出射す
    る光の輝度値を光出射面全面で均一化させる制御機能を
    持たせたことを特徴とする請求項1記載の面光源素子。
  4. 【請求項4】 透明導光体が、指向性光出射機能を持つ
    多数のレンズ単位を有する光出射面と、その少なくとも
    1つの端部側面に形成された光入射面と、該光出射面の
    反対面に設けられた光反射層とを有し、前記多数のレン
    ズ単位を有する光出射面に平滑部分を設け、該平滑部分
    の割合を前記光入射面に近づくに従って増加させて光出
    射面から出射する光の輝度値を光出射面全面で均一化さ
    せる制御機能を持たせたことを特徴とする請求項1記載
    の面光源素子。
  5. 【請求項5】 透明導光体が、光出射面と、その少なく
    とも1つの端部側面に形成された光入射面と、指向性出
    射機能を持つ多数のレンズ単位を有する、光出射面の反
    対面と、該反対面に設けられた光反射層とを有し、該多
    数のレンズ単位を有する反対面に平滑部分を設け、該平
    滑部分の割合を前記光入射面に近づくに従って増加させ
    て光出射面から出射する光の輝度値を光出射面全面で均
    一化させる制御機能を持たせたことを特徴とする請求項
    1記載の面光源素子。
  6. 【請求項6】 透明導光体として、射出成形により得ら
    れた透明導光体を用いることを特徴とする請求項1記載
    の面光源素子。
  7. 【請求項7】 透明導光体として、射出成形により得ら
    れた透明導光体を用いることを特徴とする請求項2記載
    の面光源素子。
  8. 【請求項8】 透明導光体として、射出成形により得ら
    れた透明導光体を用いることを特徴とする請求項3記載
    の面光源素子。
  9. 【請求項9】 透明導光体として、射出成形により得ら
    れた透明導光体を用いることを特徴とする請求項4記載
    の面光源素子。
  10. 【請求項10】 透明導光体として、射出成形により得
    られた透明導光体を用いることを特徴とする請求項5記
    載の面光源素子。
  11. 【請求項11】 透明導光体に形成された粗面の曇価が
    30%以上であることを特徴とする請求項2記載の面光
    源素子。
  12. 【請求項12】 透明導光体に形成された粗面の曇価が
    30%以上であることを特徴とする請求項3記載の面光
    源素子。
  13. 【請求項13】 透明導光体がアクリル樹脂で構成され
    ていることを特徴とする請求項1記載の面光源素子。
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