JPH06289393A

JPH06289393A - 照明装置

Info

Publication number: JPH06289393A
Application number: JP5112041A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sadamitsu; 哲男定光; Hitoshi Katsuragawa; 仁司桂川; Toshinori Okamoto; 俊紀岡本; Kensuke Taki; 健介瀧; Mutsumi Wakai; 睦巳若井; Yoshihide Sakamoto; 芳秀坂本
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、光源からの光の利用効率を向上さ
せた高輝度且つ均一性のよい発光面を持つ面状の照明装
置に関し、その目的とするところは光源から出た直進す
る光及び導光体内を全反射しながら進む光をロスなく視
野方向へ拡散させることにある。【構成】本発明は、凹状のくぼみを有する光透過性の
導光体及び線状の光源より成る照明装置において、かか
る凹状のくぼみの体積が線状の光源から離れるに従い増
加し且つかかる体積と光源からの距離との関係が、下記
の計算式によって表され、更に導光体、及び光源を一体
化して成り且つかかる導光体と光源との界面に導光体の
屈折率よりも小さい屈折率の物質を介在させて成ること
に特徴を有する照明装置に関する。【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＣＤのバックライト
等として良く利用される光源からの光線の利用効率を向
上させた高輝度で、且つ均一性のよい発光面を持つ面状
の照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光透過性の導光体からなる面状パネル及
び線状の光源を備える照明装置においては、従来から導
光体の片面に光拡散部として白色のインキ等を印刷し、
更にその印刷部の面積を光源から離れるに従い大きく
し、導光体の側端部より入射した光線を光拡散部で乱反
射させ発光面に発光させるものや、単に片面（反射面）
に凹状のくぼみを設け、かかる凹状のくぼみの深さや斜
面の面積を線状の光源から離れるに従い増加させ反射効
率を向上させるもの等提案されていた。

【０００３】しかしながら、こういった方法の内前者の
ものでは光拡散部が平面上に存在するため、線状の光源
から出た光線のうち、導光体内を全反射しながら進む光
線の一部しか発光面方向に拡散することができず、光源
から出て直進する光線の利用効率がよくないといった問
題があった。又、後者のものではくぼみの深さや斜面の
面積のみを増加させるのみであり、ある程度の反射効率
が良くなるが発光面に対する面状の広がりが充分でな
く、光線の散乱も不充分で発光面の輝度、均一性に問題
のあるものがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な実状に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、光源から出た直進する光線及び導光体内を全反射し
ながら進む光線等をロスなく面状パネルの発光面方向へ
拡散させることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、光透過
性の導光体から成る面状パネルと線状の光源とを備える
照明装置において、面状パネルの片面（反射面）に凹状
のくぼみを設け、かかる凹状のくぼみの体積が線状の光
源から離れるに従い増加し、且つかかる体積と光源から
同じ距離にある導光体の体積との関係が、下記の計算式
によって表され、更に面状パネルと光源とを一体化して
成り且つ面状パネルの導光体と光源との界面に導光体の
屈折率よりも小さい屈折率の物質を介在させて成ること
を特徴とする照明装置に関する。

【０００６】

【数１】

【０００７】

【作用】前記構成において、導光体に形成する凹状のく
ぼみの形状は、球、半球、円柱、円錐、四角柱、四角
錐、楕円等何れでもよく、また、それらを組み合わせた
ものでもよい。即ち、導光体の端面より入った光線の一
部を導光体からくぼみへの界面で一部反射させると共
に、屈折してくぼみ内を進む光線がくぼみから導光体へ
の界面で反射するもの或は屈折して導光体内を進行する
もの、又反射面で全反射して再びくぼみ内を進行しくぼ
みから導光体への界面に到達するもの等々光線を充分に
散乱させることにより発光面方向に発光させるものであ
る。更に好ましくは、半球や楕円のような曲率界面を有
するくぼみであり、何故ならこのようなくぼみではくぼ
みと導光体との界面での導光体内への光線の散乱の効率
（拡がりの方向）が大変に良いと考えられる。

【０００８】なお、凹状のくぼみを形成するには、その
体積がくぼみと同じ距離にある導光体の体積と下記の計
算式に従うような比になるように形成する。同計算式に
おいて、計算式中のＸは光源からの距離、Ｒは凹状のく
ぼみの体積とくぼみと同じ距離にある導光体の体積との
比、係数α、βは導光体の材質、くぼみの材質から決定
される定数である。

【０００９】

【数１】

【００１０】上記計算式を満足するように、凹状のくぼ
みの体積を線状の光源から離れるにつれ増加させること
によって、発光面に対する光線の反射面積を増加させる
と共に、くぼみ内で屈折した光線の発光面に対する散乱
も良くなるので、光源からの光線の利用効率を向上さ
せ、高輝度且つ均一に発光面方向に発光させることが可
能となる。

【００１１】面状パネル及び光源を一体化し、且つかか
る導光体と光源との界面に導光体の屈折率（絶対）より
も小さい屈祈率の物質を介在させることにより、従来の
線状の光源が導光体の端面に接するように配置されシー
ト状のもので覆われてはいるが、光の入射面積が小さく
導光体への光の入射効率がよくないといった欠点を補う
と共に、光源からの導光体内への散乱効果をより一層発
揮することができる。即ち、本発明の構成要件である面
状パネルの導光体及び光源を一体化するということは、
導光体に直接線状の光源を取り付け一体形成とするもの
であるから導光体への光線の入射面積も大きくなり入射
効率が向上する。

【００１２】更に、上記導光体と光源との界面に、導光
体の屈折率よりも小さい屈折率の物質を介在させること
により、導光体への光線の入射効率がより向上する。こ
れは、光線が光学的に疎の物質から密な物質に入射する
際は、疎密の差が小さい程界面における透過率が大きい
ものと考えられ、又光線は屈折率の大きい物質の方へ曲
がるという性質をも界面で利用したものである。

【００１３】なお、導光体としては、例えばエポキシ樹
脂、シリコン樹脂等の熱硬化型樹脂、あるいはアクリル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂等
の熱可塑性樹脂が挙げられる。更に、光の透過性や加工
性の点からアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、ある
いはこれらのポリマーアロイ等が好ましい。また、線状
の光源としては、冷陰極管等が例示できる。

【００１４】また、導光体へ凹状のくぼみを形成した
り、あるいは線状の光源と一体化させる部分の加工に
は、例えば熱プレス成型、射出成型等の方法があるが、
これは適用する導光体の樹脂の性質に応じて選択する。
更に、導光体の屈折率より小さい屈折率の物質として
は、無機系、有機系の物質を特に限定するものではな
く、適用する導光体の基材により屈折率が異なるので、
導光体の基材の屈折率に応じてその屈折率より小さい物
質を無機系、有機系の物質から選択する。例示すればア
クリル樹脂からなる導光体に対しては、フッ素樹脂等を
示すことができる。更に、導光体と線状の光源との界面
に上記物質を介在させるには、かかる物質を、光源を挿
入する導光体部分へ塗布したり、あるいは冷陰極管等の
光源へ直接塗布あるいはチューブ状のものを被覆する等
方法が例示できる。

【００１５】以下、実施例、及び比較例を挙げて本発明
を説明する。

【実施例１】面状パネル１の基材として、光の透過性の
良いメタアクリル樹脂「アクリコン」（商品名：三菱レ
イヨン（株）製）を用い、外形寸法が２４０ｍｍ×１４
５ｍｍの金型を用いて導光体３の発光面８が１８０ｍｍ
×１３５ｍｍ、厚み４ｍｍとなるように熱プレスにより
成型を行なった。次に冷陰極管４、反射シート５、拡散
シート６を図１のように配置すると共に、冷陰極管４の
周囲の面上パネル１に接近しない三方は適宜の反射板１
０でカバーし本発明の一実施例である照明装置７を得
た。

【００１６】面上パネル１の発光面８と反対側の反射面
９に設ける凹状のくぼみ２の形状は、半球或は半球と円
柱との組み合わせで形成した。即ち先端が半球状に形成
されたボールエンドミルで１個づつ順次切削加工するこ
とにより形成した。そして、凹状のくぼみ２は３ｍｍ間
隔の格子線の交点上に分布させ、光源４からの距離Ｘに
よりゾーンをＮｏ．１〜Ｎｏ．７に区分し、夫々のゾー
ンにおいて表１に示すようなくぼみ径φ、深さＨでくぼ
み２を形成した。このφ、Ｈの寸法の与え方は試行錯誤
の繰り返しであり、その都度照明装置７として組み込み
輝度を測定し修正を加えながら形成した。その結果、照
明装置７の拡散シート６上の許される範囲内の輝度の均
一性を得た時の各データを表１に示す。勿論多数のくぼ
み２を効率良く形成するには、切削加工に拘ること無く
射出成形、熱プレス等適宜の方法を用いれば良い。

【００１７】

【表１】

【００１８】１個当りのくぼみ２の体積ｖは半球の一
部、あるいは（半球＋円柱）の体積として算出し、１列
４５個のくぼみ２の休積をＶとし、くぼみ２を除いたア
クリル部分の導光体３の体積Ｖ_０は（板厚４ｍｍ）×
（格子間隔３ｍｍ）×（発光面の幅１３５ｍｍ）から１
列４５個のくぼみ２の体積Ｖを差し引いたものである。
この時くぼみ２の体積と導光体３の体積比Ｒ＝Ｖ／Ｖ_０
を算出し、そのデータを検討し回帰分析の結果、Ｒは下
記の計算式、数２に従うことが確認された。この場合の
相関係数│ｒ│＝０．９９１６で、導光体３のα、β夫
々の定数値については、α＝１／２２１．２、β＝１／
３８．２６であった。

【００１９】

【数２】

【００２０】

【実施例２】面状パネル１の基材として、メタアクリル
樹脂「アクリコン」（商品名：三菱レイヨン（株）製、
屈折率１．４９）を用い、導光体３と冷陰極管４とが一
体化できるようにした他は、実施例１と同様の照明装置
１２を作成した。即ち、冷陰極管４の表面に、導光体３
の屈折率より小さい屈折率の物質（空気の屈折率よりも
大）からなる被覆層１１として、フッ素樹脂の「サイト
ップ」（商品名：旭硝子（株）製、屈折率１．３４）を
直接コーティングし、反射シート５、拡散シート６と共
に図２、図３のように配置した。

【００２１】

【比較例１】外形寸法が２４０ｍｍ×１４５ｍｍのメタ
アクリル樹脂板「アクリライト」（商品名：三菱レイヨ
ン（株）製、厚さ４ｍｍ）に、円状のドット１３を白色
のインキを用いて２１５ｍｍ×１３５ｍｍの範囲にスク
リーン印刷した。なお、円状のドット１３の印刷される
面積は、光源測より遠くなるに従い大きくなるように変
化させた。また、円状のドット１３の直径の変化は０．
３〜０．９８ｍｍの範囲であり、直径と光源からの距離
を考慮し、１．２ｍｍの格子点上に分布させた。更に、
冷陰極管４、反射シート５、拡散シート６を図４のよう
に配置し従来の照明装置１４を得た。

【００２２】実施例１、実施例２、及び比較例１の照明
装置において、各測定点における輝度を測定したとこ
ろ、表２のようになった。

【００２３】

【表２】

【００２４】但し、各測定点は、短辺を４等分する点を
結ぶ線上において、表２に示す測定距離における輝度を
測定した。なお、輝度の測定には、輝度計（ミノルタカ
メラ製ＬＳ−１１０）を用い、また輝度の分布は次式を
円いて算出した。

【００２５】

【数３】

【００２６】実施例１及び実施例２における輝度は、従
来の方式である比較例１に比べ高輝度であり、また、バ
ラツキの少ないものが得られた。更に、実施例２は実施
例１に比べても高輝度であった。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、導光体と
凹状のくぼみ部分の界面で起こる屈折と散乱の効率を良
くすることにより、光源からの光の利用効率を向上させ
た高輝度且つ均一性のよい発光面を持つ面状の照明装置
の提供を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における照明装置の断面図。

【図２】本発明の実施例２における照明装置の断面図。

【図３】本発明の実施例２における照明装置の平面図。

【図４】従来の照明装置（比較例１）の断面図。

【符号の説明】

１面状パネル２凹状のくぼみ３導光体４冷陰極管５反射シート７実施例１における照明装置１０実施例２における照明装置１３円状のドット１４従来の照明装置（比較例１）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀧健介滋賀県守山市森川原町163 グンゼ株式会社滋賀研究所内 (72)発明者若井睦巳滋賀県守山市森川原町163 グンゼ株式会社滋賀研究所内 (72)発明者坂本芳秀滋賀県守山市森川原町163 グンゼ株式会社滋賀研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性の導光体から成る面状パネルと
線状の光源とを備える照明装置において、面状パネルの
片面（反射面）に凹状のくぼみを設け、かかる凹状のく
ぼみの体積が線状の光源から離れるに従い増加し、且つ
かかる体積と光源から同じ距離にある導光体の体積との
関係が、下記の計算式によって表されることを特徴とす
る照明装置。【数１】
【請求項２】光透過性の導光体から成る面状パネルと
線状の光源とを備える照明装置において、面状パネルと
光源とを一体化して成り且つ面状パネルの導光体と光源
との界面に導光体の屈折率（絶対）よりも小さい屈折率
の物質を介在させて成ることを特徴とする照明装置。