JPH0829625A

JPH0829625A - 面光源装置

Info

Publication number: JPH0829625A
Application number: JP6183100A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Katakura; 孝明片倉; Hidemasa Mori; 英正毛利
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】導光板の全面に亙って限りなく均一な状態
で、高い輝度を得られるようにした面光源装置を提供す
る。【構成】導光板１１の少なくとも一端に線光源１２を
配するとともに導光板１１の一面に複数条の溝２１、３
１による乱反射パターンを設けた反射層４１を形成した
エッジライト方式の面光源装置において、上記反射層４
１は、導光板１１の内部を透過する線光源１２からの光
の通過方向に沿う複数条の平行な第１の溝２１と、前記
第１の溝にクロスする第２の溝３１とにより構成し、前
記第１の溝２１と第２の溝３１とのクロス部分において
乱反射効果を高めるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導光板の全面に亙って
限りなく均一状態で、しかも高い輝度を得られるように
した面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置の発展は目覚まし
く、ＯＡ分野、自動車関連分野、通信機分野、その他広
い分野に亙って利用されている。そして、液晶は自発光
しないため、当初は反射光を利用して表示を視認してい
たが、極めて不鮮明であるため、透過光を利用して視認
する透過型の表示装置が主流となり、広く普及してい
る。このような透過型の表示装置における透過光の光源
としては、所謂バックライトが使用されている。このバ
ックライトには、拡散板の下方に線光源として蛍光管を
配し、種々の工夫をして均一な面光源を確保使用として
いるアンダーライト方式のものと、導光板の端面に線光
源として蛍光管を配し、種々の工夫をして導光板の端面
から入射する光を均一に上面へ投射させる面光源とする
エッジライト方式がある。一般にアンダーライト方式は
明るいが肉厚で、エッジライト方式は暗いが薄肉である
という特徴があり、用途により使い分けられている。

【０００３】そして、導光板の表面には、均一な輝度を
得るために乱反射層が形成されるのであるが、この乱反
射層は、反射・拡散性を有するインクを用いてドットパ
ターンを印刷する方法により形成されることは良く知ら
れている。しかし、この印刷による方法では光束の一部
がインク自体に吸収されるため、光利用効率がその分だ
け低下する。また、印刷後にはインクの乾燥工程を必要
とする。さらに、印刷中或いは乾燥中に微細な塵埃が未
乾燥のインクに付着したり、あるいはインクの剥げ落ち
等が生ずると製品の品質を阻害してしまうという欠点が
ある。そこで、機械加工或いはモールディング加工等に
より光束の進行方向と直交する方向に複数条の溝を刻設
する方法が見出され、各種の提案がなされている。

【０００４】例えば特開平２−１６５５０４号公報、米
国特許第５，０７９，６７５号明細書、特開昭５９−１
９４３０２号公報、並びに米国特許第４，７６５，７０
１号明細書等には、断面形状がＶ状の溝を設ける構成が
記載され、導光板の一端に配した線光源からの光が、導
光板の内部を透過する途中で溝の内面である傾斜面で反
射させるようにしている。尚、特開平２−１６５５０４
号公報、米国特許第５，０７９，６７５号明細書に記載
の導光板の構成を図１に、特開昭５９−１９４３０２号
公報に記載の導光板の構成を図２に、米国特許第４，７
６５，７０１号明細書に記載の導光板の構成を図３にそ
れぞれ模式的に示した。図中、１ａ〜１ｃは線光源、２
ａ〜２ｃは導光板、３ａ〜３ｃは溝を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の面光源は、何れも導光板が厚肉であり、且つ線光
源から溝までの距離が小さい範囲（線光源に近い範囲）
では高い輝度が得られるが、肉薄で、且つ線光源から溝
までの距離が大きくなる条件では、線光源からの距離が
大きい範囲（線光源に遠い範囲）で低い輝度しか得られ
ない。この理由としては、図４に示す模式図により以下
のように理解することができる。即ち、線光源１ｄから
導光板２ｄ内を平行直進する光は、溝３ｄ₁ の斜面４に
当り、それから先への進行が妨げられ、斜面４の傾斜角
度４５°でほぼ直角に屈折（反射）して有効に導光板２
ｄの上方に放出される。したがって、それより遠くの溝
３ｄ₂ ，３ｄ₃ …に到達できる光束は、より遠くなるほ
ど減少することになる。特に、導光板２ｄの厚みが薄い
場合には、線光源１ｄから導光板２ｄに入る絶対光量が
少なく、しかも線光源１ｄにおける光束の通路（断）面
積が少なくなるので、線光源１ｄからの距離が大きい範
囲に到達する光束は甚だしく少ないものとなり、輝度が
低くなる。したがって、導光板の一端部若しくは対向す
る両端部に線光源を配したとしても、導光板の全面にお
いて均一な状態の輝度を確保することがきわめて困難で
ある。しかし、電子機器分野、通信機器分野等の精密機
械においては、導光板の出光面全面において、限りなく
均一に近い輝度の面光源装置が要求される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑み提案
されたもので、導光板の少なくとも一端に線光源を配す
るとともに導光板の一面に複数条の溝による乱反射パタ
ーンを設けた反射層を形成したエッジライト方式の面光
源装置において、前記反射層は、導光板の内部を透過す
る線光源からの光の通過方向に沿う複数条の平行な第１
の溝と、前記第１の溝にクロスする第２の溝とにより構
成し、前記第１の溝と第２の溝とのクロス部分において
乱反射効果を高めるようにしたこと、及び、第１の溝
は、線光源からの距離に対応して横幅、深さのいずれか
一方若しくは両方が調整され、第２の溝は、光源からの
距離に対応して横幅、深さ及び溝間ピッチのいずれか１
以上若しくは全部を調整するようにしたことを特徴とす
る面光源装置に関するものである。

【０００７】上記本発明に使用する導光板は、光を透過
させるものであれば特に材質を限定するものではない。
そして、この導光板の一方の面、通常では下面に平行な
複数条の溝による乱反射パターンを表示した反射層が形
成されるのであるが、上記複数条の溝は、特に導光板の
内部を透過する線光源からの光の通過方向に沿う第１の
溝と、前記第１の溝にクロスする第２の溝からなって、
第１の溝においては横幅、深さ及び長さが調整されてい
るし、第２の溝においては線光源の距離に対応して横
幅、深さ及び溝間ピッチのいずれか１以上若しくは全部
を調整することにより、導光板の出光面全面を限りなく
均一な状態に、また高い照明輝度にすることが可能であ
る。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。図
５は本発明の面光源装置の基本的な構成を示すもので、
導光板１１の一端に線光源１２を配置し、上記導光板１
１の一面（下面）に、複数条の第１の溝２１と第２の溝
３１とによる乱反射パターンを設けた反射層４１を形成
した構成である。

【０００９】前記導光板１１は、例えばポリメチルメタ
クリレート板で、厚さが１〜８ｍｍ程度、横幅が５０〜
２００ｍｍ程度、長さが１００〜３００ｍｍ程度が一般
的である。また、線光源１２は、例えば２Ｗの冷陰極放
電管とリフレクターとからなるものである。

【００１０】前記反射層４１の複数条の第１の溝２１
は、導光板１１の内部を透過する線光源１２からの光の
通過方向に沿って一致する方向、即ち、線光源１２に対
し直交する方向であって断面がＶ字状で、複数条の第１
の溝２１はそれぞれ平行に形成されている。

【００１１】前記第２の溝３１は、前記第１の溝２１に
直交状にクロスする方向、即ち、線光源１２に対してほ
ぼ平行な方向であって断面がＶ字状で、各第２の溝３１
は平行である。

【００１２】前記第１の溝２１は、幅が５〜６００μ
ｍ、深さが５〜５００μｍ程度で、望ましくは５μｍ〜
１ｍｍである。また、隣り合う溝の間隔は、導光板１１
の厚さによっても異なるが、０．２〜３ｍｍ、望ましく
は０．５〜１．５ｍｍ程度である。そして、第１の溝２
１は、導光板１１の長さ方向の全長に形成してもよい
し、導光板の両端から１〜５ｍｍ程度内側に端部を位置
させてほぼ全長に形成してもよい。

【００１３】前記第２の溝３１は、幅と深さは５〜６０
０μｍ程度で、図５の実施例では導光板１１の一面に等
間隔で、横幅の全長に形成されている。前記第２の溝３
１は、導光板を透過する光に対し直行する方向であるか
ら、導光板の光を乱反射させて出光面（表面）を照明す
る。

【００１４】各第１の溝２１の内面に例えば塗料等を塗
布して反射処理したり、または粗破断面状の面をなした
岩山形状乃至岩台形状の微細な凹凸部を形成して、前記
線光源１２の光を前記導光板１１の一端に入射させて内
部を長さ方向に沿い透過させると、各第１の溝２１及び
各第２の溝３１により乱反射されて導光板１１の出光面
（表面）が照明される。そして、特に第１の溝２１と第
２の溝３１とのクロス部分は、角錐形状であるから、乱
反射効果が著しく良好である。したがって、図５のよう
に第１の溝２１及び第２の溝３１を等間隔に形成する
と、原理的には導光板１１の出光面（表面）がほぼ均一
な輝度で照明される。

【００１５】しかし、線光源１２からの光が導光板１１
の内部において、線光源に近い部分で乱反射が大きく、
遠い部分で乱反射が少ない場合には、導光板１１の表面
において照明される輝度が変化する。したがって、各第
１の溝２１を、線光源１２に近い部分を幅狭に、遠い部
分を幅広となる様にして調整したり、または第１の溝２
１の深さを線光源１２に近い部分が浅くて、線光源１２
に遠い部分が深くなるように調整すれば、導光板１１の
ほぼ全面の輝度が限りなく均一に近い状態になる。この
場合には、各第１の溝を線光源１２に近い部分から遠い
部分に向って連続的に幅広にしたり深くしてもよいが、
段階的に及び間欠的に幅広にしたり深くしてもよい。ま
た、一般的に蛍光灯等の線光源１２は、中央部分の輝度
が高くて左右部分の輝度が低いので、線光源の輝度に対
応して導光板１１の左右に位置する第１の溝を幅広にし
たり深くし、中央に位置する第１の溝を幅狭にしたり浅
くしてもよい。

【００１６】したがって、線光源の長さ方向の輝度の状
態、及び導光板を透過する光の乱反射の状態により、複
数の第１の溝を、幅と深さを調整することにより、導光
板の全面において限りなく均一な状態の輝度を生じさせ
るのである。そして、図示していないが、線光源によ
り、導光板の両側部分の輝度が低くて中央部分の輝度が
高い場合、隣り合う第１の溝のピッチを、導光板の側部
では幅狭に、中央部分では幅広にすると、導光板の輝度
むらが発生するのを防止することができる。

【００１７】図８は本発明の他の実施例で、前記導光板
１１に形成した反射層３２の乱反射パターンを、第１の
溝２１を線光源１２からの距離に対応して長さを調整す
るとともに、第２の溝３１の間隔を、線光源１２から遠
くになるほど狭くすることにより、導光板１１の出光面
ほぼ全面の照明輝度を限りなく均一に近い状態にしたも
のである。図面の実施例では、導光板１１の全長に形成
した第１の溝２１と、線光源１２から離れた部分に形成
した他の第１の溝２２とを交互に設けた場合である。そ
して、第２の溝３１は、線光源１２に近い位置では間隔
が粗であるが、遠い位置ではしだいに密にして、第１の
溝２１、２２と第２の溝３１とのクロス部分を、線光源
１２の距離に対応して調整することにより、導光板の全
面において照明される輝度を限りなく均一な状態にする
様にしたものである。そして、各第１の溝２１、２２の
深さや幅を調整したり、多種類の長さの第１の溝を適正
な間隔や状態で配置し、しかも第２の溝３１の深さや幅
を調整することにより、導光板の出光面全面における照
明がほとんど均一な状態の輝度にすることが可能であ
る。

【００１８】図９は導光板１１の対向する両端部に線光
源１２、１２を配置した実施例を示すもので、この実施
例では導光板１１の両端から線光源１２の光が入射して
透過するので、反射層４２の乱反射パターンを、高い輝
度である導光板１１の両端部においては、導光板全長の
長さの第１の溝２１のみとし、低い輝度である導光板１
１の中央部分に短い他の第１の溝２２を、第１の溝２１
と交互に形成するとともに、第２の溝３１を導光板１１
の中央部分では密に、両端部分では粗に形成した構成を
示す。このような構成であれば、導光板１１の両端近傍
の高い輝度の部分と、中央部分の低い輝度の部分とが、
各溝やクロス部分の乱反射作用により調整されて、導光
板１１の出光面全面における照明の輝度が、限りなく均
一な状態にすることができる。この実施例においても、
各第１の溝２１、２２、及び第２の溝３１の長さを多種
類に変化させたり、幅や深さ、及び間隔等を調整するこ
とにより、完全に近い均一な輝度を確保することができ
る。

【００１９】前記各実施例において、導光板の各第１の
溝、第２の溝はバイト等による研削（切削）加工等の機
械的手段により形成してもよいし、モールディング等に
よる導光板成形時に一体に形成することができる。そし
て、線光源を一端若しくは両端に位置させた導光板の、
第１の溝、第２の溝を形成した面に反射シートを配設
し、他の面に光拡散シートを配設して面光源装置を構成
するのである。

【００２０】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は前記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面光源装
置は、導光板の少なくとも一端に線光源を配するととも
に導光板の一面に複数条の溝による乱反射パターンを設
けた反射層を形成したエッジライト方式の面光源装置に
おいて、上記反射層は、導光板の内部を透過する線光源
からの光の通過方向に沿う複数条の平行な第１の溝と、
前記第１の溝にクロスする第２の溝とにより構成し、前
記第１の溝と第２の溝とのクロス部分において乱反射効
果を高めるようにしたこと、及び第１の溝は、線光源か
らの距離に対応して横幅、深さのいずれか一方若しくは
両方が調整され、第２の溝は、光源からの距離に対応し
て間隔を調整するようにしたことにより、導光板の出光
面全面において照明の輝度が限りなく均一な状態にする
ことができる。したがって、肉薄な導光板でも高くて均
一な輝度になるので、利用分野の機器の薄型軽量化を図
ることができ、実用的価値の高いものとなる。

【００２２】また、導光板の厚みを薄肉化することがで
きることは、材料費の削減につながり、製品コストを大
幅に軽減することができる。尚、現在、導光板としては
ポリメチルメタクルレート（ＰＭＭＡ）板が使用されて
いるが、このＰＭＭＡ板はポリスチレン（ＰＳ）板、ポ
リプロピレン（ＰＰ）板、ポリエチレン（ＰＥ）板等の
約３倍にもおよぶ高価格の素材であるため、上記の効果
は極めて実用的価値が高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術における導光板の溝の状態を模式的に
示す断面図である。

【図２】他の従来技術における導光板の溝の状態を模式
的に示す断面図である。

【図３】他の従来技術における導光板の溝の状態を模式
的に示す断面図である。

【図４】従来技術における導光板による光の導光状況を
模式的に示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例における導光板の反射層の基
本的乱反射パターンを示す概略図である。

【図６】導光板における溝のクロス部分を示す拡大した
斜視図である。

【図７】導光板における溝のクロス部分の拡大した平面
図である。

【図８】本発明の反射層の乱反射パターンの他の実施例
を示す概略平面図である。

【図９】本発明の反射層の乱反射パターンの他の実施例
を示す概略平面図である。

【符号の説明】

１１導光板１２線光源２１、２２第１の溝３１第２の溝４１、４２乱反射層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導光板の少なくとも一端に線光源を配す
るとともに導光板の一面に複数条の溝による乱反射パタ
ーンを設けた反射層を形成したエッジライト方式の面光
源装置において、上記反射層は、導光板の内部を透過する線光源からの光
の通過方向に沿う複数条の平行な第１の溝と、前記第１
の溝にクロスする第２の溝とにより構成し、前記第１の
溝と第２の溝とのクロス部分において乱反射効果を高め
るようにしたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】第１の溝は、線光源からの距離に対応し
て横幅、深さのいずれか一方若しくは両方が調整され、
第２の溝は、光源からの距離に対応して横幅、深さ及び
溝間ピッチのいずれか１以上若しくは全部を調整するよ
うにしたことを特徴とする請求項１に記載の面光源装
置。