JPH08201807A

JPH08201807A - 照明装置

Info

Publication number: JPH08201807A
Application number: JP7011631A
Authority: JP
Inventors: Masataka Miyamura; 雅隆宮村; Toyomitsu Yoshida; 豊満吉田; Mitsuhiro Miyata; 光広宮田; Naoto Kaneda; 直人金田; Hiroaki Fukumoto; 宏昭福本
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】透光性板に入射した光のうち、出射面から正
面方向に向かう光の量を多くした照明装置を提供するこ
と。【構成】内部に無数の屈折率の異なる微小区域を有す
る透光性板と、この透光性板の一方の面に近接配置され
た散乱板と、前記透光性板の一側端または対向する側端
に近接して配置された光源とを有し、前記光源から透光
性板に入射した光を透光性板の拡散板と対向する面から
出射させるようにした照明装置において、前記透光性板
の光の出射面に、前記光源の配置された側端に対して平
行もしくは傾斜し、かつ互いに平行する多数の凸条を形
成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、展示物、室内空間の照
明その他各種の照明に用いることのできる照明装置に係
わり、特に、液晶表示素子のバックライトとして好適す
る照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶表示素子のバックライト
として、透光性の板の一方の面に散乱板を配置するとと
もに、一側端に光源を配置して、光源から出た光を透光
性板内に導入して散乱板と対向する面から出射させるよ
うにした照明装置が知られている（特公平２−１６５５
０４号公報）。

【０００３】このような照明装置は、光の利用効率が低
いため液晶表示素子のバックライトとして十分な明るさ
を得るためには、光源の輝度を上げなければならない。

【０００４】しかしながら、光源の輝度を上げれば消費
電力も大きくなってしまうという問題がある。

【０００５】したがって、このような方式の照明装置で
は、電池駆動にし難く、装置が大きくなって液晶表示装
置の薄型化、軽量化の目的に沿わなくなり、さらに、部
品点数が多くなり製造方法も複雑になって、製造コスト
が高くなるという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の平板状の透光性板の側端から光を入射させて入射方向
と直角方向の面から出射させる形式の照明装置では、光
の利用効率が低く、明るさを増すためには光源の輝度を
上げると、電池駆動にし難くなり、また、装置が大きく
なって液晶表示装置の薄型化、軽量化の目的に沿わなく
なり、さらに、部品点数が多くなり製造方法も複雑にな
って製造コストが高くなるという問題があった。

【０００７】このような方式の照明装置の光の利用効率
が低い原因の一つは、透光性板に入るときの光の入射角
度が、出射面や反射面に対して浅いため全反射してしま
う成分が多く、また出射する光の中にも浅い角度で出射
する成分が多いため正面に向かう成分が少なくなるため
であると考えられる。

【０００８】本発明は、かかる点に着目してなされたも
ので、透光性板に入射した光のうち出射面から正面方向
に向かう光の量を多くした照明装置を提供することを目
的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、内
部に無数の屈折率の異なる微小区域を有する透光性板
と、この透光性板の一方の面に近接配置された散乱板
と、前記透光性板の一側端または対向する側端に近接し
て配置された光源とを有し、前記光源から透光性板に入
射した光を透光性板の拡散板と対向する面から出射させ
るようにした照明装置において、前記透光性板の光の出
射面に、前記光源の配置された側端に対して平行もしく
は傾斜し、かつ互いに平行する多数の凸条を形成したこ
とを特徴とするものである。

【００１０】光の散乱をおこすために屈折率の異なる樹
脂もしくは無機材料を混合、分散した樹脂で成形された
１枚または複数の積層された透光性の板の一方の面に平
行した凸条を形成し、他方の面に光を散乱する多数のド
ットを形成して反射面とするとともに、この透光性板の
一側端または対向する各側端の近くに光源を配置して前
記光源から前記透光性板に入射した光を出射面から出射
するよう構成したことを特徴とする。

【００１１】本発明に使用する透光性板としては、透明
プラスチック中に、該プラスチックの屈折率とは異なる
屈折率を有し、かつ該プラスチックとは相溶性を有しな
い有機又は無機の微粒子を分散させた組成物からなるも
のが適している。

【００１２】透光性板に用いる透明プラスチックとして
はアクリル樹脂やメタクリル樹脂、ポリカーボネート、
スチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体などの透明
樹脂が例示される。

【００１３】また、透明プラスチックの屈折率とは異な
る屈折率を有し、かつ該プラスチックとは相溶性を有し
ない有機微粒子としては、上記透明プラスチックより屈
折率の小さいフッ素含有樹脂や、上記透明プラスチック
より屈折率の大きい臭素含有樹脂やヨウ素含有樹脂が例
示され、また、無機微粒子としては、上記透明プラスチ
ックよりも屈折率の大きいシリカ、エロジル等のＳｉＯ
₂系材料、アナターゼやルチル等のＴｉＯ₂系材料、ア
ルミナ、タルク、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等
が例示される。

【００１４】本発明の透光性板は、上記の有機又は無機
の微粒子を透明プラスチックに対して、重量で0.0001％
〜25％添加され、均一に混合、分散させて所定の板状に
金型形成される。

【００１５】金型成形時に光の出射面の反対側の反射面
で反射された散乱光を前面方位に揃えるための平行した
多数の凸条を形成する。

【００１６】本発明の照明装置の透光性板の出射面に形
成される凸条は、断面逆Ｖ字状又は逆Ｕ字状のものが基
本であるが、光の散乱を起こさせるものであれば上記の
形状に限定されるものではない。

【００１７】図２は、図３は、本発明の透光性板１の凸
条の形状を模式的に示したもので、図２は透明プラスチ
ック１ａに、屈折率の異なる微粒子１ｂを配合してなる
組成物を用いて、出射面側に断面逆Ｖ字状の凸条２ａが
形成されるように金型で一体成形してなる透光性板１を
示しており、図３は透明プラスチック１ａに、屈折率の
異なる微粒子１ｂを配合してなる組成物を用いて、出射
面側に断面逆Ｕ字状の凸条２ｂが形成されるように金型
で一体成形してなる透光性板１を示している。なお、図
４に示すように、これらの平行する凸条２ａ（または２
ｂ）と直交させて別の凸条（２ｃ）を形成させるように
してもよい。凸条の開き角度は好ましくは50°から 150
°の範囲である。好ましい凸条は、半径が10μｍから30
μｍの範囲の円弧状のものである。これらの凸条は、液
晶表示素子のマトリックス状の画素構造との干渉作用に
よりモアレ干渉縞が発生するのを避けるため、図５に示
すように、透光性板１の光源の配置された側端に対して
1°から20°傾斜させて形成することが望ましい。

【００１８】透光性板の出射面と反対側の面（反射面）
には、この面へ当たった光を乱反射させるために１μｍ
から 1ｍｍの白色のドットを形成しておくことが望まし
い。白色のドットの形成は、成形により表面に形成する
方法、白色インクをスクリーン印刷で形成する方法、光
硬化樹脂を表面に付着して硬化させる方法などを用いる
ことができる。液晶表示素子の照明に用いる場合には、
液晶表示素子の 1画素の大きさより小さくすることが望
ましい。

【００１９】また、このような白色のドットに代えて、
反射面に、多数の凹溝を形成するようにしてもよい。凹
溝の形状、配列、ピッチ等は透光性板の出射面側に形成
される凸条と同様である。図６は、このような凹溝３の
例を示すもので、（ａ）は逆Ｖ字状、（ｂ）は矩形状、
（ｃ）は逆Ｕ字状、（ｄ）はエッジ状の凹溝を示してい
る。また、反射面の細溝を平行に配列する方向は出射面
の細溝と直交させることが望ましい。この凹溝は、開き
角度が50°から 150°の範囲にあることが望ましい。

【００２０】凸条や凹溝のピッチは、 1μｍから 1ｍｍ
の範囲で選択することが望ましい。1 ｍｍより大きいと
均一面が得られなくなり、 1μｍより小さいと加工が困
難になる上に輝度の向上効果が得にくくなるので好まし
くない。なお、液晶表示素子の照明に用いる場合には、
液晶表示素子の 1画素の大きさより小さくすることが望
ましい。通常、細溝のピッチは10μｍから 300μｍの範
囲で選択される。

【００２１】透光性板に入射した光は、入射方向に進行
するにつれて出射していく光の分だけ減衰していく。し
たがって、透光性板の全面の輝度を均一にするために
は、光源からの距離に応じて反射面の反射性能を変えて
いく必要がある。

【００２２】この目的を達成するためには、反射面に白
色のドットを形成した場合には、光源側から遠ざかるに
つれてドットの大きさを徐々に大きくなるようにし、凹
溝を形成する場合には、図７に示すように、凹溝３の溝
の深さを光源側Ｌから遠ざかるにつれて深くするか、又
は図８に示すように、凹溝３の溝のピッチを密にするよ
うにすればよい。また、透光性板自体の厚さを、光源側
から遠ざかるにつれて薄くするようにしてもよい。透光
性板自体の厚さを光源側から遠ざかるにつれて薄くする
方法としては、図９に示すように、光源側Ｌから遠ざか
るにつれて直線的に薄くする方法や、図１０に示すよう
に、凸状の曲線に沿って薄くする方法や、図１１に示す
ように、凹状の曲線に沿って薄くする方法をとることが
できる。

【００２３】なお、透光性板は一層からなるものの他、
複数層積層したものも使用することができる。

【００２４】

【作用】本発明の照明装置では、光源から出射された光
は、透光性板の側端から透光性板内に導入され、透光性
板内を透光性板の面に沿って進行しながら内部に存在す
る無数の屈折率の異なる微小区域で散乱されて出射面に
向かう光は出射面から出射される。このとき、出射面に
は、互いに平行する多数の凸条が形成されているので、
正面側に屈折して出射され、さらに浅い角度で出射面に
向かった光も出射面で反射することなく出射される。こ
のため、正面側に向けて出射される光の量が多くなり輝
度が改善される。

【００２５】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００２６】実施例１図１は、本発明を公知の液晶表示装置の照明に用いた実
施例を模式的に示す図である。

【００２７】図１において、符号１はメタクリレート樹
脂（旭化成製：デルペット８０）１ａにフッ素含有アク
リル樹脂（屈折率ε＝1.39）微粒子１ｂを0.01% 添加し
た組成物で形成された透光性板を示している。この透光
性板１の一方の面には図２に示した多数の凸条２ａが形
成されて光の出射面Ｓを構成し、他方の面には多数の白
色のドット４が形成されて反射面Ｒを構成している。透
光性板１の出射面Ｓ上には液晶基板５が配置され反射面
Ｒ上には散乱シート６が配置されている。また透光性板
１の一側端には蛍光灯、ハロゲンランプ等からなる棒状
の光源７が配置され、その外側には放物鏡８が配置され
ている。

【００２８】この実施例の透光性板１は、金型を用いて
射出成型により一体成形されたもので、出射面側にピッ
チ70μｍ、開き角度90°の逆Ｖ字状の凸条２ａが形成さ
れている。この透光性板１の反射面側に形成された白色
のドット４は、白色インク（セイコーアドバンス製＃２
５００）を用いてスクリーン印刷により形成されたもの
である。

【００２９】この実施例の照明装置の明るさを評価した
ところ2000ｌｘ／ｃｍ²であった。実施例２図１に示した照明装置における透光性板として、メタク
リレート樹脂（旭化成製：デルペット８０）にブロム含
有スチレン樹脂（屈折率ε＝1.53）微粒子を0.01% 添加
して、出射面側に、図３に示したピッチ100 μｍ、半径
20μｍの逆Ｕ字状の凸条２ｂを多数平行して形成される
ように、金型を用いて射出成型により得られたものを使
用し、その反射面側には、微小なドットを白色インク
（セイコーアドバンス製＃２５００）を用いてスクリー
ン印刷により照明装置を製造した。

【００３０】このものを実施例１で用いた照明装置に設
置し、明るさを評価したところ、2100ｌｘ／ｃｍ²であ
った。

【００３１】実施例３図１に示した照明装置における透光性板としてメタクリ
レート樹脂（屈折率ε＝1.49、旭化成製：デルペット８
０）にエロジル＃２００（日本アエロジル製：屈折率ε
＝1.50）を0.01％添加して、出射面側の表面に、図２に
示したピッチ70μｍ、開き角度90°の逆Ｖ字状の凸条２
ａを多数平行して形成されるように、金型を用いて射出
成型により得られたものを使用し、その反射面側には、
微小なドットを白色インク（セイコーアドバンス製＃２
５００）を用いてスクリーン印刷したものを用いて照明
装置を構成した。

【００３２】このものを実施例１で用いた照明装置に設
置し、明るさを評価したところ、1700ｌｘ／ｃｍ²であ
った。

【００３３】実施例４図１に示した照明装置における透光性板として、メタク
リレート樹脂（屈折率ε＝1.49、旭化成製：デルペット
８０）にフッ素含有アクリル樹脂（屈折率ε＝1.39）微
粒子を0.01% 添加して、出射面側の表面に、図３に示し
たピッチ70μｍ半径20μｍの逆Ｕ字状の凸条２ｂを多数
平行して形成されるように、金型を用いて射出成型によ
り得られたものを使用し、その反射面側には、微小なド
ットを白色インク（セイコーアドバンス製＃２５００）
を用いてスクリーン印刷したものを用いて照明装置を構
成した。

【００３４】このものを図１のような照明装置に設置
し、明るさを評価したところ、1800ｌｘ／ｃｍ²であっ
た。

【００３５】実施例５図１に示した照明装置における透光性板として、メタク
リレート樹脂（屈折率ε＝1.49、旭化成製：デルペット
８０）にフッ素含有アクリル樹脂（屈折率ε＝1.39）微
粒子を0.01% 添加して、出射面側の表面に、図３に示し
た、ピッチ70μｍ、開き角度90°の逆Ｖ字状の凸条２ａ
を多数平行して、透光性板の一側端に対する傾斜がθ＝
４．５°形成されるように金型を用いて射出成型し、そ
の反射面側に、微小なドットを白色インク（セイコーア
ドバンス製＃２５００）を用いてスクリーン印刷したも
のを用いて照明装置を構成した。

【００３６】このものを実施例１で用いた照明装置に設
置し、明るさを評価したところ、1950ｌｘ／ｃｍ²であ
った。

【００３７】実施例６図１に示した照明装置における透光性板として、メタク
リレート樹脂（旭化成製：デルペット８０）にフッ素含
有アクリル樹脂（屈折率ε＝1.39）微粒子を0.01% 添加
して、出射面側の表面に、図３に示した、ピッチ70μ
ｍ、開き角度90°Ｖ字状の凸条２ａを多数平行したもの
を互いに直交するように形成した金型を用いて射出成型
し、透光性板の反射面側に、微小なドットを白色インク
（セイコーアドバンス製＃２５００）を用いてスクリー
ン印刷したものを用いて照明装置を構成した。

【００３８】このものを図１のような照明装置に設置
し、明るさを評価したところ、2100ｌｘ／ｃｍ²であっ
た。

【００３９】実施例７図１に示した照明装置における透光性板として、メタク
リレート樹脂（屈折率ε＝1.49、旭化成製：デルペット
８０）にフッ素含有アクリル樹脂（屈折率ε＝1.39）微
粒子を0.01％添加して、出射面側の表面に、図３に示し
たピッチ70μｍ開き角度90°の逆Ｖ字状の凸条２ａを多
数平行に形成し、反射面側にピッチ 235μｍ、開き角度
90°のＶ字溝状の細溝２ｂを多数平行に形成した金型を
用いて射出成形し、透光性板の反射面側に微小なドット
を白色インク（セイコーアドバンス製＃２５００）を用
いてスクリーン印刷したものを用いて照明装置を構成し
たこのものを実施例１で用いた照明装置に設置し、明る
さを評価したところ、2250ｌｘ／ｃｍ²であった。

【００４０】実施例８図１に示した照明装置における透光性板として、メタク
リレート樹脂（屈折率ε＝1.49、旭化成製：デルペット
８０）にフッ素含有アクリル樹脂（屈折率ε＝1.39）微
粒子を0.01％添加して、出射面側の表面に、図３に示し
たピッチ70μｍ開き角度90°の逆Ｖ字状の凸条２ａを多
数平行に形成し、反対面側にピッチ 235μｍ、開き角度
90°のＶ字溝状の細溝２ｂを光源に対して平行にし、図
９に示すように反対面の板厚を光源側から遠ざかるにつ
れて直線状に薄くした金型を用いて射出成形を行った。

【００４１】このものを実施例１で用いた照明装置に設
置し、明るさを評価したところ、1900ｌｘ／ｃｍ²であ
った。

【００４２】比較例１図１０に示されるように、メタクリレート樹脂（屈折率
ε＝1.49、旭化成製：デルペット８０）で、透光性板の
出射面を鏡面とした金型を用いて射出成形をして透光性
板の反射面側に、微小なドットを白色インク（セイコー
アドバンス製＃２５００）でスクリーン印刷で形成し
た。

【００４３】このものを実施例１で用いた照明装置に設
置し、明るさを評価したところ、1600ｌｘ／ｃｍ²であ
った。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の照明装置は、内部に無数の屈折率の異なる微小区域を
有する透光性板を使用し、透光性板の光の出射面に、光
源の配置された側端に対して平行もしくは傾斜し、かつ
互いに平行する多数の凸条を形成したので、光を有効に
散乱させることができ、照度を大きくかつ均一にでき、
薄く、軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置の実施例を示す平面図。

【図２】本発明の照明装置の一実施例に用いる透光性板
の出射面の凸条を概念的に示す側面図。

【図３】本発明の照明装置の他の実施例に用いる透光性
板の出射面の凸条を概念的に示す側面図。

【図４】本発明の照明装置の他の実施例に用いる透光性
板の出射面の凸条を概念的に示す平面図。

【図５】本発明の照明装置の他の実施例に用いる透光性
板の出射面の凸条を概念的に示す平面図。

【図６】本発明の照明装置の実施例に用いる透光性板の
反射面の凹溝を概念的に示す側面。

【図７】本発明の照明装置の実施例に用いる透光性板の
反射面の凹溝を概念的に示す側面。

【図８】本発明の照明装置の実施例に用いる透光性板の
反射面の凹溝を概念的に示す側面。

【図９】本発明の照明装置の実施例に用いる透光性板の
断面形状を概念的に示す側面。

【図１０】本発明の照明装置の実施例に用いる透光性板
の断面形状を概念的に示す側面。

【図１１】本発明の照明装置の実施例に用いる透光性板
の断面形状を概念的に示す側面。

【符号の説明】

１ ……透光性板、１ａ ……透明プラスチック、１ｂ
……微粒子２ａ、２ｂ、２ｃ ……凸条、３、３ａ、３ｂ、３ｃ…
…凹溝４ ……白色のドット、５ ……液晶基板、６ ……散
乱シート７ ……光源、８ ……放物鏡、Ｓ ……出射面、Ｒ
……反射面Ｌ ……光源側

フロントページの続き (72)発明者金田直人埼玉県川口市領家５丁目14番25号東芝ケミカル株式会社川口工場内 (72)発明者福本宏昭埼玉県川口市領家５丁目14番25号東芝ケミカル株式会社川口工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に無数の屈折率の異なる微小区域を
有する透光性板と、この透光性板の一方の面に近接配置
された散乱板と、前記透光性板の一側端または対向する
側端に近接して配置された光源とを有し、前記光源から
透光性板に入射した光を透光性板の拡散板と対向する面
から出射させるようにした照明装置において、前記透光
性板の光の出射面に、前記光源の配置された側端に対し
て平行もしくは傾斜し、かつ互いに平行する多数の凸条
を形成したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記透光性板が、透明プラスチック中
に、該プラスチックの屈折率とは異なる屈折率を有し、
かつ該プラスチックとは相溶性を有しない有機又は無機
の微粒子を分散させた組成物からなることを特徴とする
請求項１記載の照明装置。
【請求項３】前記微粒子は、透明プラスチックに対し
て重量で、0.0001〜25％配合されていることを特徴とす
る請求項２記載の照明装置。
【請求項４】前記透光性板の出射面に形成させた凸条
と直交させて多数の別の凸条を形成させたことを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか１記載の照明装置。
【請求項５】前記透光性板の出射面に形成した凸条の
開き角度が50°から150°の範囲にあり、かつ、そのピ
ッチが 1μｍから 1ｍｍの範囲にあることを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１記載の照明装置。
【請求項６】前記透光性板の出射面に形成した凸条
が、半径が10μｍから30μｍの範囲の円弧状をなしてい
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１記載の
照明装置。
【請求項７】前記透光性板の出射面に形成した凸条が
光源の配置された側端に対して0 °から20°傾斜してい
ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１記載の
照明装置。
【請求項８】前記透光性板の前記出射面に形成した凸
条のピッチが10μｍから300 μｍの範囲にあることを特
徴とする請求項１乃至７のいずれか１記載の照明装置。
【請求項９】前記透光性板の散乱板側の面に、半径が
１μｍから 1ｍｍの白色のドットが形成されていること
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１記載の照明装
置。
【請求項１０】前記透光性板の散乱板側の面に、形成
された白色のドットの半径が、光源側から遠ざかるにつ
れて大とされていることを特徴とする請求項９記載の照
明装置。
【請求項１１】前記透光性板の散乱板側の面に、出射
面に形成した凸条とほぼ直交する多数の凹溝を形成した
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１記載の照
明装置。
【請求項１２】前記透光性板の散乱板側の面に形成し
た凹溝の開き角度が50°から 150°の範囲であり、か
つ、そのピッチが 1μｍから 1ｍｍの範囲にあることを
特徴とする請求項９記載の照明装置。
【請求項１３】前記透光性板の散乱板側に形成した凹
溝の溝の深さが、光源側から遠ざかるにつれて深くされ
ていることを特徴とする請求項１１記載の照明装置。
【請求項１４】前記透光性板の散乱板側に形成した凹
溝の溝のピッチが、光源側から遠ざかるにつれて密にさ
れていることを特徴とする請求項１１記載の照明装置。
【請求項１５】前記透光性板の厚さが、光源側から遠
ざかるにつれて薄くされていることを特徴とする請求項
１乃至９のいずれか１記載の照明装置。