JPH06317796A - 面光源装置 - Google Patents

面光源装置

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JPH06317796A
JPH06317796A JP5106662A JP10666293A JPH06317796A JP H06317796 A JPH06317796 A JP H06317796A JP 5106662 A JP5106662 A JP 5106662A JP 10666293 A JP10666293 A JP 10666293A JP H06317796 A JPH06317796 A JP H06317796A
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irregular reflection
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Masahiro Sasaki
政弘 佐々木
Satoru Tatsujima
覚 立島
Kuraichi Sakaguchi
庫一 坂口
Shigekuni Dewa
重邦 出羽
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Abstract

(57)【要約】 【目的】薄型かつ軽量で大面積化においても輝度の均一
性を保持し得る面光源装置を提供することを目的とす
る。 【構成】光源2からの放射光は基板1の入射面1bから
内部に入光し、基板1と空気との界面の光学的密度差に
より反射を繰り返しながら進行する。この進行の途中で
入射光が乱反射層3に入射すると、入射光は乱反射して
基板1の出射面と空気との界面において、臨界角以下に
なって、基板1より外部に放射される。乱反射層3はド
ット形状を有し、入射面の並行方向に沿って、両端部に
向かってドット形が大きくなっている。従って、入射面
において入射光量の少ない部分(1a,1c)があって
も、出射面より均一な輝度で光を放射できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ(L
CD)等の背面に配設されて該液晶ディスプレイを照射
するための面光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶ディスプレイは、薄型、軽
量、及び、低消費電力などの優れた特徴を有し、この特
徴を充分発揮し得る平面ディスプレイとして、各種製品
への利用に多大な期待が寄せられている。しかしなが
ら、液晶は、現在産業用及び民生用として広く使用され
ているCRT(Cathod Ray Tube )に比較して、自ら発
光することができない、即ち自発光ではないという問題
を有する。この問題に対処するために、面光源であるバ
ックライト装置を液晶の背面に配置したバックライト形
式の液晶ディスプレイが開発されるに至っている。
【0003】この種のバックライト装置は、薄型でかつ
軽量であることが望まれ、又、画質の面から画面の全領
域において輝度が均一であることが必要条件とされてい
る。
【0004】バックライト装置において、輝度の均一性
を高めるための技術としては、既に各種の提案がなされ
ている。
【0005】例えば、特開昭57−13478号公報に
記載されたバックライト装置は、線状光源の上部に乳白
色光散体を設け、かつ、該乳白色光散乱体の中央部の層
厚を厚くし、端部に至るに従って薄くして、照明むらを
なくし、しかも薄型でかつ小型化を図り得るようにした
ものである。又、特開昭60−26039号公報記載の
ものでは、蛇行状の冷陰極管ランプを用いたバックライ
ト装置が記載されている。又、特開昭61−21998
0号公報には、紫外線ランプ及び該紫外線ランプの周辺
に配設した蛍光体塗布層部を活用したバックライト装置
が記載されている。又、特開昭62−10621号公報
には、光源が導光板中に組み込まれたバックライト装置
が記載されている。又、特開昭62−127717号公
報には、複数個の光源の上下面に凹凸レンズを配設した
バックライト装置が記載されている。又、特開昭63−
125975号公報にはU字形ランプを用いたバックラ
イト装置が記載されている。以上列挙した公報は、それ
ぞれ照明むらをなくして輝度の均一化を図ることを目的
として提案されたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術においては下記の如く問題がある。即ち、 1)光散乱体の下面に光源を配設すると、バックライト
装置全体の厚みが増すため液晶ディスプレイがかさばる
ものとなる、 2)輝度の均一化を図るべく、ランプを複数個設ける場
合には、大面積にすればするほど多数のランプが必要と
なってコスト高を招く、 3)蛇行状のランプを用いる場合には、大面積化なもの
には量産性に欠ける。
【0007】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、薄型かつ軽量で大面積化においても輝度の
均一性を保持し得る面光源装置を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による面光源装置は、光源と、前記光源より
の光を入射する入射面と、該入射面とほぼ直交し該入射
面よりの入射光を乱反射させる乱反射層を有する乱反射
面と、該乱反射層面にて乱反射された入射光を放出する
出射面とを有するほぼ透明な基板とを備え、前記乱反射
面における乱反射の度合いが前記入射面より遠くなるに
従って強くかつ、該基板の中心線部に対して側部が強く
なるように前記乱反射層が配置されていることを特徴と
する。
【0009】
【作用】上記構成においては、光源からの放射光は基板
の入射面から内部に入光し、該基板と空気との界面の光
学的密度差により反射を繰り返しながら進行する。この
進行の途中で入射光が乱反射層に入射すると、入射光は
乱反射層に進入し、入射光は乱反射して基板の出射面と
空気との界面において、臨界角以下になって、基板より
外部に放射される。乱反射層は入射面の上下方向に沿っ
てその乱反射の度合いが変化しており、入射面において
入射光量の少ない部分があっても、出射面より均一な輝
度で光を放射できる。
【0010】光乱反射層は、光源から遠ざかる程高密度
のパターンにし、又、直接入光できない構造において
は、端面部のパターンを制御することによって、透明基
板全領域で均一に外部に放射される。
【0011】
【実施例】以下に、本発明に係るバックライト装置の実
施例を添付の図面を参照して説明する。
【0012】図1は本実施例のバックライト装置を背面
側(光放出面と反対側の面)からみた平面図である。同
図において、1は透明基板であり、端面より入射された
光を伝搬するために光透過率の良好な薄い板で構成され
ている。その材質としては、ガラス板,アクリル樹脂
板,ポリカーボネート樹脂板等の、無機質もしくは合成
樹脂製の透明板が用いられる。2は光源であり、透明基
板1の4周部のうちの一側縁に配設される。光源2に
は、蛍光灯が一般に広く用いられているが、その他に細
い管径の冷陰極管も適用可能である。このような冷陰極
線管は、バックライト装置全体の薄型化を促進すると共
に、液晶ディスプレイ(LCD)パネルに対する温度の
影響を抑えることができ、利用上有利である。又、その
他に、アパーシャー型のランプ等各種の光源を光源2と
して適用することが可能である。
【0013】3は光乱反射層であり、透明基板1の裏側
に設けられ、光源2からの放射光を乱反射して、透明基
板1の表側の面より該放射光を放出させる。光乱反射層
3は、透明基板1の単位面積当たりの光乱反射層3の占
有率が光源2からの距離に基づいて変化するように配置
されている。本例では、光乱反射層3はドット状であ
り、光源2からの距離に基づいてそのドット径が変化し
ている。即ち、光乱反射層3は、光源2からの距離を隔
てるに従ってそのドット径も大きくなる。
【0014】又、光乱反射層3を透明基板1の裏面に形
成するに際して、左右両端の光乱反射層3のドット径
を、中央のドット径より大きく形成する。ここで、左右
両側の光反射層3のドット径は、中央のドット径の1.
05〜5倍、好ましくは1.1〜2.5倍の径を有して
いる。尚、光乱反射層3の中央のドットの直径は1〜3
000μ、好ましくは10〜1000μに設定される。
【0015】光乱反射層3は、反射微粒子として、酸化
チタンを含有する揮発硬化型もしくは紫外線硬化型の白
色インクもしくは所望の色彩の着色インクを使用する。
透明基板1の裏面に光乱反射層3を形成する方法として
は、スクリーン印刷やオフセット印刷、その他の公知の
技術を用いて形成することができる。
【0016】尚、透明基板1の光源2側の端面の左右両
端の切り欠いて形成されている端面1a及び1cには光
源2からの光は直接には入射されない。尚、この端面1
a、1cを形成する切り欠きは、透明基板1及び光源2
を取り付けるのに必要な部材を組み込むためのものであ
る。又、透明基板1の端面1a,1c以外の端面(即ち
端面1b)には、光源2からの光が直接入射される。
【0017】図2は本バックライト装置の側断面図であ
る。同図において、4は光拡散層であり、透明基板1よ
り放出される光を拡散して放出する。5は本バックライ
ト装置が組み込まれる外囲器である。6及び7はそれぞ
れ照明効率を向上するためのリフレクターである。
【0018】図3は光源2からの放射光を直接入射でき
る端面の領域と、直接入射できない端面の領域とにおけ
る光乱反射層3のドット径の変化の1例を表す図であ
る。同図に示される如く、照明光が直接に入射できない
端面部前付近から側端部にかけて光乱反射層3はそのド
ット径が徐々に大きくなるように形成される。図3にお
いて、光乱反射層3aのドット径<光乱反射層3bのド
ット径<光乱反射層3cのドット径<光乱反射層3dの
ドット径となる。
【0019】上記構成のバックライト装置の動作につい
て説明する。まず、光源2からの放射光が透明基板1の
一端面から入光する。透明基板1内に入光した光源2か
らの放射光は、透明基板1と空気との界面での光学的密
度差により入光角に依存した反射を繰り返しながら進行
する。この進行の過程において、光源2からの放射光は
光乱反射層3に入光すると、内部に含有する酸化チタン
により乱反射する。乱反射した光は、透明基板1の表面
と空気との界面に対して臨界角以下となり、該透明基板
1の表面から外部に放射する。透明基板1より外部に放
射された光は、透明基板1の表面の光拡散層4を通過す
ることにより更に拡散されてから外部に放射される。
【0020】ここで、光乱反射層3は、透明基板1の単
位面積当たりの占有率が光源2から距離を隔たるに従い
増加するように配置され、更に透明基板の左右両側部の
ドット占有率が増加するように配置されている。このた
め、光量の多い光源2の付近では光乱反射層3による乱
反射光の放射が少なく、光量の少ない場所(光源2より
距離の隔たった箇所及び、両側部)では光乱反射層3に
よる乱反射が多くなる。このため、光源2の付近から距
離を隔てた箇所及び両端部まで前面に亙って均一な乱反
射の光量を得ることができる。
【0021】図4は透明基板1に均一に光乱反射層を設
けた場合の輝度分布を表す図である。同図に示されてい
るように、両側端部へ向かうほど輝度が下がる。本実施
例ではこの輝度の低下を補うべく、光乱反射層の占有率
を両側端部において大きくするものである。
【0022】ここで、透明基板1においては、両側端面
からの光量の損失が大であると考えられる。即ち、両側
端部より外部へ放射されることにより光量を損失する。
本実施例では、端面部から逃げようとする光量を端面近
傍に存在するドットにおいて乱反射させる。しかも、端
面近傍におけるドット径は透明基板の中央部に存在する
ドットより大きくし、光乱反射率を多くさせてある。こ
れにより、輝度の均一性に優れ、従来の技術では困難で
あった薄型でかつ軽量であり、更に大面積化を図っても
優れた輝度の均一性を得ることができるバックライト装
置を提供し得る。
【0023】以上の如き本実施例のバックライト装置
は、液晶ディスプレイ(LCD)の背後に設置すること
により、薄型でしかも輝度ムラのない見やすい画面を実
現し得るものであり、液晶ディスプレイの機能の向上に
多大に貢献する。更に、その他の各種バックライト装置
としても利用できることはいうまでもない。
【0024】以上説明したように、本実施例によれば、
上記目的を達成するために透明基板の端面から照明光を
入射する導光板において直接端面から照明光が入射不可
能な構造における入射できない端面部のドット径を光軸
に対して、垂直方向にドットパターンを制御し、均一な
輝度の面光源が可能となる。即ち、中心部輝度を低下す
ることなく、端面輝度を向上でき、更には、全体の輝度
分布の均一化が図られる。
【0025】尚、光乱反射層3が占有する面積を変化さ
せる方法としては、本例に限られるものではなく、例え
ば同じ大きさの光乱反射層3のドットのピッチを変化さ
せることによりドット密度を変化させても良い。更に、
光乱反射層3の形状としてはは、ドットに限らず、線を
用いて、その線の太さや線相互間の間隔を変えるように
しても良い。
【0026】又、図1において透明基板1が端面1a,
1cを有する形状をなしているが、透明基板の形状は単
なる方形状であってもよい。このとき例えば図5に示す
如く透明基板1の光入射側の端面が光源2よりも大きく
なってしまう場合、透明基板の両側部(10a,10
b)の入射光量が減少する。このような場合にも本発明
を適用することにより均一な輝度を保つことが可能とな
る。従って、透明基板が棒状光源よりも大きくなるよう
な場合にも均一な輝度を保つことが可能であり、大画面
化にも容易に対応し得る。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の面光源装
置によれば、薄型かつ軽量で大面積化においても輝度の
均一性を保持することが可能となる。
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例のバックライト装置を背面側からみた
平面図である。
【図2】本実施例のバックライト装置の側断面図であ
る。
【図3】光源からの放射光を直接入射できる端面の領域
と、直接入射できない両側部の領域とにおける光乱反射
層のドット径の変化の1例を表す図である。
【図4】透明基板に均一に光乱反射層を設けた場合の輝
度分布を表す図である。
【図5】方形の透明基板を用いたバックライト装置を表
す図である。
【符号の説明】
1 透明基板 2 光源 3 光乱反射層 4 光拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出羽 重邦 東京都千代田区丸の内2丁目5番2号 三 菱油化株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、 前記光源よりの光を入射する入射面と、該入射面とほぼ
    直交し該入射面よりの入射光を乱反射させる乱反射層を
    有する乱反射面と、該乱反射層面にて乱反射された入射
    光を放出する出射面とを有するほぼ透明な基板とを備
    え、 前記乱反射面における乱反射の度合いが前記入射面より
    遠くなるに従って強くかつ、該基板の中心線部に対して
    側部が強くなるように前記乱反射層が配置されているこ
    とを特徴とする面光源装置。
  2. 【請求項2】 前記乱反射層はそのドット密度を前記入
    射面と並行な方向及び垂直方向に変化させて前記乱反射
    面に配置されることを特徴とする請求項1に記載の面光
    源装置。
  3. 【請求項3】 前記入射面は、その上下方向の端部の少
    なくともいずれかにおいて入射光が入射されないかもし
    くは入射光量の少ない非入射領域を更に有し、 前記乱反射面に配置された乱反射層は、該乱反射面の前
    記非入射領域につながる領域においてその乱反射の度合
    いが大きくなるように配置されていることを特徴とする
    請求項1に記載の面光源装置。
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