JPH06214228A

JPH06214228A - 面発光装置

Info

Publication number: JPH06214228A
Application number: JP5005982A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kijima; 誠喜島
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】高輝度で均一に発光する面発光装置を提供す
る。【構成】光源から入射した光は、アクリル板３２に入
射して凹部及びそこに充填された白色インク４で乱反射
されるため、発光面を高輝度に光らせる。また、白色イ
ンクは、光源からの距離が遠ざかるとともにその量が無
段階に増加し、乱反射する光の量が増える。光源から遠
ざかればそこに到達する光の量もまた減少するため、発
光面は均一に発光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えば液晶表示パネル
等の被照明体を照明するために用いられる面発光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、面発光装置にあっては、光源から
発した光を発光面に導くために、光源の光を導光板に入
射したのち発光面へ向けて出射していた。発光面に対向
する反射面をヘアーライン加工等により粗面化すること
でその面に当たる光を乱反射させ、光源の光を効率的に
発光面に導く導光板として、例えば特公昭５８−１７９
５７号等の技術が知られている。また、Ｖ字形状の微小
な溝を導光板上に格子状等の配列で刻み、その溝によっ
て光を乱反射させて発光面の輝度を上げる方法が本願出
願人による特願平４−４７５３１号により提案されてい
る。

【０００３】更に、白色インク等による網点状乱反射層
を反射面上に設け、光源からの光を乱反射させる構成が
特公平４−６６５１９号により提案されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
液晶表示パネル等は大型化しており、そのバックライト
となる面発光装置も大型化している。このように面発光
装置が大型化すると、前記従来の導光板を用いた面発光
装置では、光源に近い部分は明るく、遠い部分は暗いと
いうように発光面の明るさにむらができてしまう場合が
あった。

【０００５】本発明は上述の点を更に改善すべく成され
たもので、発光面全体をムラなく均一に発光させること
ができ、しかも高輝度な面発光装置を提供することを目
的とする。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の面発光装置は次のような構成からなる。発
光面の側方に光源が配置された面発光装置であって、発
光面と対向する底面部に、光半透過性の素材を凹部に充
填してなる複数の乱反射部を所定形式で配置した乱反射
面を備える。

【０００６】

【作用】上記構成により、光源から発した光は、乱反射
面で反射されて発光面より出射される。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施例を詳細に説明する。＜構造＞図１は本発明の実施例である面発光装置の構成
を示す図である。図において、光源の蛍光ランプ１は、
不図示の入力電源に接続される蛍光ランプ駆動回路（イ
ンバータ）２により駆動される。蛍光ランプ１に近接し
て、対向する両端面から光源の光が入射するようアクリ
ル等の透明部材からなる導光板３が配置されている。導
光板３は、アクリル板３２を挟んで発光面Ａ側を拡散シ
ート３１に、発光面Ａに対向する面を反射シート３３に
覆われている。光源からアクリル板３２に入射した光は
反射シート３３に反射されて、また、アクリル板３２と
反射シート３３との境界面Ｂに設けられた乱反射層で乱
反射されて発光面Ａから出射する。なお、実用上の発光
領域としては、発光面Ａの破線で囲まれた部分、すなわ
ち縁部を除いた領域が使用される。

【０００８】ここで、導光板の素材並びに外形寸法は、
アクリル板３２は１２０mm（ランプに沿った方向）×９
４mm×６mm（厚さ）程度、拡散シート３１は乳白色のポ
リエステルフィルムであり０．１mm厚程度、反射シート
３３は白色ポリエステルフィルムであり０．２mm厚程
度、蛍光ランプ１は冷陰極管を使用し０．３mm（径）×
１３０mm程度である。

【０００９】図２は、図１の装置を発光面上方から見下
ろす向きにアクリル板３２を透視した図である。境界面
Ｂには円錐形状の穴３５が格子状に刻まれており、その
穴あるいはその周辺には、光を散乱させる成分の混入さ
れた光半透過性の白色インクがスクリーン印刷により充
填されている（これを、以後インクドットと呼ぶ）。こ
れらの穴３５は、射出成形やレーザ加工等により、アク
リル板３２の境界面Ｂ側に一面に形成される。穴３５の
配列は、本実施例においては図のｙ方向に沿ったピッチ
ｐｙとそれに直交する方向のピッチｐｘとが同一の格子
状であり、ともに１．１mmとされている。したがってイ
ンクドットのピッチもこの値と同一の１．１mmとなる。
なお、インクドットの径は光源からの距離に応じて異な
っており、光源に近い位置では小さく、遠い位置では大
きい。この様子を図３を用いて詳しく説明する。

【００１０】図３は、導光板３の断面図である。アクリ
ル板３２には円錐形状の穴３５が刻まれ、光が半透過す
る白色インク４が充填されている。図３（ａ）は光源に
近い部分であり、インクドットの径Ｄは穴３５の径ｄに
対して等しい。図３（ｂ）は光源から遠い部分であり、
インクドットの径Ｄは穴３５の径ｄに対して大きい。な
お、穴３５は、径・深さ共に０．２mm〜０．６mm程度の
大きさで均一であり、インクドット径はそれよりも等し
いか大きい。図３（ａ）は、図２では蛍光ランプ１付近
の穴３５ａに相当し、図３（ｂ）は、両ランプの中央付
近の穴３５ｂに相当する。この間において、インクドッ
トの径は、図４の様に連続的に変化する。＜輝度の向上＞このような構成において、光源１から発
した光は、光源１に近接した端面から導光板３に入射す
る。導光板がアクリルである場合、アクリルの屈折率は
ｎ＝１．４９であり、入射した光が導光板界面で全反射
する臨界角は４２度１０分である。端面から入射・屈折
した光は、導光板３の上面（拡散シートとの境界面），
側面及び境界面Ｂの平坦な部分に当たった場合には全反
射され、外部に漏れることはない。

【００１１】こうして、導光板３に入射した光は、上述
のような全反射を繰り返して、あるいは直接に境界面Ｂ
の穴３５に当たる。そこに当たった光は穴３５の側面で
反射されるか、側面を透過して半透過性の白色インク４
内で散乱されるかして上面から出射され、拡散シート３
１で拡散されて発光面Ａより発される。平面上にインク
ドットが設けられている場合に比べて、白色インクは穴
３５内に充填されているためインク４への入射角が全反
射の臨界角よりも小さい光の量が多くなり、インク４内
に入って散乱される光量も多く、結果として出射光量も
多くなる。このようにして導光板３の発光面Ａからの出
射光量を増大させること、すなわち輝度を上げることが
できる。＜輝度の均一性＞前の説明通り、導光板における部位に
よってインクドット径の大きさは異なる。図５に見られ
る様に、径が大きくなればその中で散乱される光量５２
は多くなり、そのドット付近から出射される光量は増加
する。径が小さくなればその逆である。更に、インクド
ット径Ｄが穴径ｄを上回る場合には、インクと接する穴
３５の周辺部における反射光量も増加し、これによって
も出射光量は増大する。なお、インク層の厚さも、より
厚くしたほうが光を乱反射する効果が大きい。

【００１２】このような効果により、光量の多い光源付
近においてはインクドット径を小さくし、光源から遠ざ
かるにつれてインクドット径を徐々に大きくすること
で、光量の少ない部分における出射光量の低減を防止
し、光量の多い部分における過度な出射光量を押さえ、
導光板全体として均一な輝度で発光させることができ
る。また、白色インク４は光半透過性であるため、光源
からの光にはインク内部を通り反射シート３３で反射さ
れてアクリル板３２に再入光する成分がある。そのた
め、光源からの光は導光板３内を通って遠くまで達す
る。

【００１３】以上の様にして実現される面発光装置で
は、従来の３５００ｃｄ／ｍ² 程度に比べておよそ４０
パーセント向上した５０００ｃｄ／ｍ² 以上の輝度を均
一に得ることができる。また、光源からの距離に応じた
出射光率の傾斜をスクリーン印刷された白色インクドッ
トの大きさの変化で行っているため、輝度を均一化する
ことが容易である。

【００１４】なお、穴３５の配列は格子状としている
が、千鳥格子状などの配列であっても良い。

【００１５】（変形例１）前の実施例では、穴３５及び
インクドットのピッチｐｘ，ｐｙは一定であるとしてい
るが、これを導光板の位置に応じて変化をつけても良
い。ピッチに変化をつけることで、穴３５及びインクド
ットの密度を導光板３の部位によって異なるものとす
る。光源からの光を乱反射させて発光面Ａから出射させ
るのは穴３５及びインクドットであるため、それらの密
度に応じて乱反射されて出射される光の率が異なる。

【００１６】図６（ａ）を参照して云えば、蛍光ランプ
１付近の最も光源に近い部位では、穴３５及びインクド
ットの密度を最も疎とし、両蛍光ランプ中央付近の最も
光源から遠い部位では密度を最も密とする。この間は連
続的に密度を変化させる。このような構成によっても高
輝度で均一に発光する面発光装置を得ることができる。
なお、この場合には、密度を変化させると共にインクド
ットの径を変化させてもよいし、インクドット径は一定
であっても良い。

【００１７】また、ピッチをそのままに、光源から遠ざ
かるにつれて穴３５の深さを連続的に深くしていっても
良い。この場合のアクリル板３２の断面図が図６（ｂ）
である。穴の深さはｄ１からｄ２まで連続的に深くなっ
ていく。穴が深くなれば穴の側面の面積が増してそこで
反射される光量も多くなるし、穴に充填される白色イン
クも厚みを増してその中で乱反射される光の量も増え
る。したがって穴付近から出射される光は多くなり、発
光面の輝度が上がる。実際には光源から遠ざかるにつれ
てそこまで達する光の量は減っていくのであるから、発
光面の輝度の均一性を保つことができる。

【００１８】更に、図６（ｃ）は、前記２つの方法によ
る輝度の均一化を組み合わせた構成を表すアクリル板３
２の断面図で、光源から遠ざかるにつれて穴は深くなり
その密度は高くなる。このため、乱反射する光の量が増
えて、発光面を均一な輝度で発光させることができる。

【００１９】（変形例２）実施例においては穴の形状は
円錐形として説明したが、それに限る必要はない。発光
面の輝度を上げるために、穴３５の形状を図７（ａ）の
様な単純な円錐形ではなく、（ｂ）の様に穴の側面を更
に細かな粗面としても良い。このように穴の側面を粗面
とすることで反射表面積が増え、また、粗面による不完
全拡散反射が生じるために穴付近における出射光量が増
加し、発光面の輝度を上げることができる。

【００２０】また、穴の形状は図８（ａ）の円錐形以外
に、図８（ｂ）のような円柱形状や図８（ｃ）のような
Ｖ字状溝とすることもできる。図８はいずれも上方が反
射シート３３との境界面Ｂであり、下方が発光面にな
る。

【００２１】穴３５を円柱形状にすると、穴の側面にお
いて反射され発光面に向かう光は減るが、穴に充填され
るインクの量が増え、その中で散乱される光が増える。
また、Ｖ字状溝にすると穴の側面積が増え、そこで反射
される光の量が増える。

【００２２】このように穴の形状を変えても実施例と同
様の面発光装置を実現することができる。

【００２３】なお、実施例及び２つの変形例で説明した
構成を組み合わせることにより、高輝度で均一な面発光
装置を実現することができることはもちろんである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明にかかる面発
光装置は、発光面全体をムラなく均一に発光させること
ができ、しかも高輝度であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である面発光装置の斜視図であ
る。

【図２】面発光装置の上面図である。

【図３】導光板の断面の拡大図である。

【図４】導光板の断面図である。

【図５】導光板を通る光の経路を説明する図である。

【図６】変形例１による導光板の断面図である。

【図７】変形例２による導光板の断面図である。

【図８】変形例２による導光板の穴の形状の図である。

【符号の説明】

１蛍光ランプ、２インバータ、３導光板、４インクドット、３１拡散シート、３２アクリル板、３３反射シートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光面の側方に光源が配置された面発光
装置であって、発光面と対向する底面部に、光半透過性の素材を凹部に
充填してなる複数の乱反射部を所定形式で配置した乱反
射面を備えることを特徴とする面発光装置。
【請求項２】前記乱反射部は格子状に配置され、前記
乱反射面は、光半透過性の素材の充填量を光源からの距
離に応じて連続的に変化せしめてなることを特徴とする
請求項１記載の面発光装置。
【請求項３】前記凹部は円錐形状であることを特徴と
する請求項１記載の面発光装置。
【請求項４】前記乱反射面は、光源からの距離に応じ
て前記乱反射部の密度を連続的に変化せしめてなること
を特徴とする請求項１記載の面発光装置。