JPH09329714A - 標示装置用面光源素子および標示装置 - Google Patents
標示装置用面光源素子および標示装置Info
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- JPH09329714A JPH09329714A JP9015716A JP1571697A JPH09329714A JP H09329714 A JPH09329714 A JP H09329714A JP 9015716 A JP9015716 A JP 9015716A JP 1571697 A JP1571697 A JP 1571697A JP H09329714 A JPH09329714 A JP H09329714A
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Abstract
の均一な輝度分布が得られる標示装置用の面光源素子を
提供する。 【解決手段】 光源と、該光源に対向する少なくとも一
つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する
導光体と、導光体の光出射面に載置された多数のレンズ
列が平行に形成されたレンズシートとからなり、導光体
の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面が平均
傾斜角(θa)0.5〜25゜の凹凸面からなる梨地面
から構成され、導光体の光出射面内においける輝度のバ
ラツキ度(R%)が150%以下である標示装置用面光
源素子。
Description
おける案内標示板や大型看板等の標示装置に使用される
面光源素子およびそれを用いた標示装置に関するもので
あり、さらに詳しくは、高い明るさを有するとともに、
光出射面内での均一な輝度分布が得られる標示装置用面
光源素子および標示装置に関するものである。
置においては、夜間の視認性、判読性を高めるために、
内部照明方式と外部照明方式の2つの照明方式が採用さ
れていた。内部照明方式では、メタクリル板等の半透明
のプラスッチク板に切抜きや印刷等によって文字、図
形、写真等を形成して標示板とし、この標示板の内側に
バックライトとなる光源を配置し、この光源により標示
板を照らすようにしたものであり、光源としては直感形
または環形の蛍光灯が一般的に使用されていた。また、
外部照明方式では、表示内容を形成した標示板の前面側
の上方、下方、側方等に光源を配置し、この光源により
標示板の全面を照らすようにしたもので、光源としては
直環形の蛍光灯が一般的に使用されていた。
おいては、標示板の全面上の輝度分布、すなわち輝度の
最大値/最小値の値が非常に大きくなり、このような方
式では輝度分布の小さい均一な明るさを有する標示装置
を得ることは困難であった。この傾向は、外部照明方式
において特に著しいものであった。また、内部照明方式
においては、光源として使用する蛍光灯等が標示板から
透けて見えるシースルー現象が起こりやすいという問題
点をも有していた。そこで、本発明は、高い明るさを有
するとともに、光出射面内での均一な輝度分布が得られ
る標示装置用の光源素子および標示装置を提供すること
を目的とする。
装置用面光源素子は、光源と、該光源に対向する少なく
とも一つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を
有する導光体と、導光体の光出射面に載置された光変角
シートとからなり、該導光体の光出射面およびその裏面
の少なくとも一方の面が平均傾斜角(θa)0.5〜2
5゜の凹凸面からなる梨地面から構成され、導光体の光
出射面における輝度のバラツキ度(R%)が150%以
下であることを特徴とするものである。また、本発明の
標示装置は、上記のような構成からなる面光源素子の光
出射面側に標示板を配置したことを特徴とするものであ
る。
は、図1に示したように、光源2と、この光源2に対向
する少なくとも一つの光入射面およびこれと略直交する
光出射面を有する導光体1と、導光体1の光出射面に載
置された光変角シート3とから構成される。このような
面光源素子において、光源2から導光体1中に入射した
光は、臨界角を超える分布の光が導光体1の面で全反射
を繰り返して導光体1中を伝搬する。導光体1の表面に
粗面部分を形成した場合には、粗面部分に到達した光の
うち粗面に対して臨界角以下の光は屈折して導光体1の
外へ出射し、臨界角を超える光は全反射して導光体1を
伝搬する。これは、光の進行方向が、スネルの法則に従
って媒体の屈折率と入射した面の法線に対する光の入射
角によって決定されることによる。
および反射を模式的に示した。臨界角以内の入射角iで
凹凸部の斜面に入射した光Aは、スネルの法則によりn
sini=sini’(nは導光体の屈折率)の関係を
満足する出射角i’で導光体1外に出射する。一方、臨
界角を超える入射角kで入射した光Bは、角度k’
(k’=k)で反射して導光体1内を伝搬する。一旦、
粗面部分に入射して反射した光は、次に粗面部分に入射
する際に入射角が変化するため、導光体1外へ出射する
光が再び生じることになる。本発明者等は、面光源素子
において、ある点での光の出射強度(I)と光入射面端
での出射光強度(I0 )との関係は、出射率(α)、光
入射面端からの距離(L’)および導光体1の厚さ
(t)によって、実験的に次の(1)式で表されること
を見出した。
定すれば、出射率(α)によって光出射面内での輝度の
均一性が決定されることがわかる。なお、厚さtmmの
導光体1の出射率(α)は、導光体1の光入射面端から
20mm間隔で輝度の測定を行い、光入射面端からの距
離(L’)と導光体1の厚さ(t)との比(L’/t)
と輝度の対数のグラフから、その勾配(K)を求めて、
次の(2)式によって求められる。
の(3)式で示されるバラツキ度(R%)を用いて、面
光源素子における輝度分布の均一性についての評価およ
び検討を行った。バラツキ度(R%)は、導光体1のほ
ぼ中央部(光源2の永手方向に関する中央部)において
光入射面端から20mm離れた点から対向する端部まで
の範囲内を20mm間隔で輝度測定を行い、測定輝度の
最大値(Imax )、測定輝度の最小値(Imin )、測定
輝度の平均値(Iav)を求め、次の(3)式によって求
める。
光体1の長さ(L)と厚さ(t)に依存して特定の関係
にあることが見出され、出射率(α)が大きくなるとバ
ラツキ度(R%)はそれに伴って増加し、出射率(α)
が一定であれば導光体1の長さ(L)と厚さ(t)の比
(L/t)が大きくなるに従ってバラツキ度(R%)も
大きくなる。すなわち、一定の大きさの導光体1におい
ては、導光体1の光出射面内での輝度分布の均一性(バ
ラツキ度)は、導光体1からの出射率(α)に依存する
ものであり、出射率(α)を制御することによって輝度
分布の均一性を図ることができることを見出した。
成した凹凸形状を有する粗面において、凹凸形状を近似
的に1つの勾配を有する斜面であると考えると、粗面を
構成する凹凸の勾配に依存して、導光体1から出射する
光の出射方向や出射率が変化することを見出した。ここ
で、この勾配としてISO4287/1−1987で規
定される平均傾斜角(θa)を用いることができる。す
なわち、平均傾斜角(θa)が大きくなると、導光体1
からの出射光は光出射面の法線方向に近づいた出射光と
なる。また、平均傾斜角(θa)が大きくなると、それ
に伴って導光体1からの出射率も高くなる。このことか
ら、面光源素子の光出射面内での輝度分布の均一性は、
導光体1からの出射率を低くすることによって高めるこ
とができ、平均傾斜角(θa)を小さくすれば均一化が
図れることを見出した。案内標示板や看板等の標示装置
において使用される面光源素子としては、そのバラツキ
度(R%)が150%以下であれば、要求される輝度分
布の均一性を満足することを見出し、このためには粗面
を構成する凹凸の平均傾斜角(θa)を25゜以下とす
ることが必要であることを見出した。また、このような
標示装置に使用する面光源素子としては、そのバラツキ
度(R%)は好ましくは100%以下であり、さらに好
ましくは50%以下である。
輝度分布の均一化を図るためには、導光体1の光出射面
およびその裏面の少なくとも一方の面が平均傾斜角(θ
a)0.5〜25゜、好ましくは0.5〜7.5゜の凹
凸を有する粗面から構成するが必要である。これは、粗
面を構成する凹凸の平均傾斜角(θa)が0.5゜未満
であると、光出射面からの出射光の出射角が大きくな
り、プリズムシート等の変角部材を使用しても十分に法
線方向へ出射光を向けることができなくなるためであ
る。逆に、粗面を構成する凹凸の平均傾斜角(θa)が
25゜を超えると、標示装置の面光源素子として輝度分
布の均一性が損なわれるためである。好ましくは、粗面
を構成する凹凸の平均傾斜角(θa)が1〜5゜の範囲
であり、さらに好ましくは2〜4゜の範囲である。
としては、その大きさは特に限定されるものではない
が、本発明の効果をより顕著に発揮させるためには導光
体1の長さ(L)と厚さ(t)との比(L/t)が20
0以下の導光体1として使用することが好ましい。L/
tが200を超えると、導光体1の粗面を構成する凹凸
の平均傾斜角(θa)を小さくしても、光出射面内での
輝度の均一性が十分に図れない傾向にあるためであり、
さらに好ましくは150以下、より好ましくは30〜1
00の範囲である。
スや合成樹脂等の透明板状体を使用することができる。
合成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカー
ボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々
の合成樹脂を用いることができ、この樹脂を押出成形、
射出成形等の通常の成形方法で板状体に成形することに
よって導光体を製造することができる。特に、メタクリ
ル樹脂が、その光線透過率の高さ、耐熱性、力学的特
性、成形加工性にも優れており、導光体用材料として最
適である。このようなメタクリル樹脂とは、メタクリル
酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチ
ルが80重量%以上であることが好ましい。また、導光
体1中には、光拡散剤や微粒子等を混入してもよい。
凸を有する粗面を形成する加工方法としては、平均傾斜
角(θa)が特定の範囲となれば特に限定されるもので
はないが、例えば、フッ酸等を用いた化学エッチングに
よって粗面を形成した型、ガラスビーズ等の微粒子を吹
き付けて粗面化した型等を用いて、加熱プレス等によっ
て粗面を転写する方法、印刷法等によって透明な凹凸物
質を塗布あるいは付着する方法、導光体1をブラスト法
やエッチング法等によって直接加工する方法等が挙げら
れる。また、柱状のプリズム列、レンチキュラーレンズ
列、多角形状列等のレンズ列を多数平行に形成したレン
ズ面としたり、マイクロレンズ状、多角錐状、円錐状等
の光学素子を多数配列したレンズ面とする等の機構が挙
げられる。
体1の一方の端部に蛍光灯等の光源2を配置し、光出射
面と対向する裏面には、反射フィルム等によって反射層
5が形成される。光源2から導光体1へ有効に光を導入
するために、光源および導光体1の光入射面を内側に反
射剤を塗布したケースやフィルムで覆うように構成され
る。また、導光体1としては、板状、くさび状、船型状
等の種々の形状のものが使用できる。
光体1からの出射光の出射方向は、光出射面の法線から
60〜80゜の指向性を持った光となるため、出射光を
法線方向等の特定方向へ変角させるために、導光体1の
上に光変角シート3が載置される。この場合、使用され
る光変角シート3としては、拡散シートや少なくとも一
方の面に多数のレンズ単位が平行に形成されたレンズ面
を有するレンズシート等が使用される。導光体1からの
出射光の方向が法線方向の角度が大きい場合には、多数
のレンズ単位が平行に形成されたレンズ面を有するレン
ズシートが適している。このようなレ形成されるレンズ
形状は、目的に応じて種々の形状のものが使用され、例
えば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、波型
形状等が挙げられる。レンズシートのレンズ単位のピッ
チは30μm〜0.5mm程度とすることが好ましく、
プリズムシートを使用する場合には、そのプリズム頂角
は導光体からの出射光の出射角に応じて適宜選定される
が、一般的には50〜120゜の範囲とすることが好ま
しい。また、プリズムシートの向きについても、導光体
からの出射光の出射角に応じて適宜選定され、レンズ面
が導光体側となるように載置してもよいし、逆向きに載
置してもよい。通常、平均傾斜角(θa)が0.5〜
7.5゜の範囲の光出射面を有する導光体では、頂角が
50〜70゜のプリズムシートをプリズム面が導光体側
となるように載置することによって、導光体の光出射面
に対してほぼ法線方向の出射光とすることができる。
ート3は、必要に応じて複数枚を重ね合わせて使用する
ことができる。例えば、2枚のレンズシートを使用する
場合には、2枚のレンズシートが、それぞれのレンズ列
が角度をなしてまたは平行するように積層して使用する
ことができる。レンズシートは、それぞれのレンズ面が
上側または下側のいずれの方向となるように載置するこ
とができ、また、双方のレンズシートのレンズ面が反対
方向となるように載置することもできる。本発明の面光
源素子においては、導光体に隣接する一枚目のレンズシ
ートをレンズ面が導光体側となり、そのレンズ列が光源
と平行となるように載置し、さらに2枚目のレンズシー
トをレンズ面が導光体と反対側となり、そのレンズ列が
1枚目のレンズシートのレンズ列と直交するように載置
することが好ましい。この時、レンズシートとしてプリ
ズムシートを使用する場合には、1枚目のプリズムシー
トは頂角50〜70゜のものを使用し、2枚目のプリズ
ムシートは頂角が80〜100゜のものを使用すること
が好ましい。
が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造すること
が好ましく、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネー
ト系樹脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化型
樹脂等が挙げられる。中でも、レンズシートの耐擦傷
性、取扱い性、生産性等の観点から活性エネルギー線硬
化型樹脂が好ましい。また、レンズシートには、必要に
応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤、ブル
ーイング剤、顔料、拡散剤等の添加剤を添加することも
できる。レンズシートを製造する方法としては、押出成
形、射出成形等の通常の成形方法が使用できる。活性エ
ネルギー線硬化型樹脂を用いてレンズシート3を製造す
る場合には、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポ
リカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタク
リルイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の透明樹脂
からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上
に、活性エネルギー線硬化型樹脂によってレンズ部を形
成する。まず、所定のレンズパターンを形成したレンズ
型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、透明基材
を重ね合わせる。次いで、透明基材を通して紫外線、電
子線等の活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線
硬化型樹脂液を重合硬化して、レンズ型から剥離してレ
ンズシートを得る。
ような光変角シート3の他に、拡散シート、カラーフィ
ルター、偏光膜等、光学的に光を変角、集束、拡散させ
たり、その光学特性を変化させる種々の光学素子を使用
することができる。このようにして構成された面光源素
子の光出射面側には、メタクリル板等の半透明のプラス
ッチク板に切抜きや印刷等によって文字、図形、写真等
を形成した標示板4が載置され、標示装置が構成され
る。本発明において、光源2としては、一般的な直管型
の蛍光灯が使用できるが、光源2の交換作業が困難な場
合等には、複数の光ファイバーから構成されるラインラ
イトを用いて別途設置された光源から光を伝送すること
もできる。
る。平均傾斜角(θa) ISO4287/1−1987に従って求めた。触針と
して010−2528(1μmR、55゜円錐、ダイヤ
モンド)を用いた触針式表面粗さ計(東京精器社製サー
フコム570A)にて、粗面の表面粗さを駆動速度0.
03mm/秒で測定した。この測定より得られたチャー
トより、その平均線を差し引いて傾斜を補正し、下記
(4)〜(5)式によって計算して求めた。
ーズ(不二製作所社製FGB−120)を用いて、ガラ
ス板から吹付けノズルまでの距離を10cmとして、吹
付け圧力4Kg/cm2 でブラスト処理を行った。その
後、フッ酸処理を行うことによりブラスチ面の化学エッ
チングを行い、電鋳によりレプリカ型を取って得た電鋳
型を用いて、10mm(厚さ)×600mm×300m
m、10mm×600mm×620mm、4mm×60
0mm×488mmの3種類の透明アクリル樹脂板の一
方の表面に熱転写によって粗面を転写し導光体とした。
得られた導光体の平均傾斜角度(θa)は2.0゜であ
った。
および他の二方の端面に銀蒸着したPETフィルムを粘
着加工して貼り付け、粗面化した光出射面と対向する裏
面に銀蒸着したPETフィルムをテープ止めして反射面
を形成した。導光体の残りの一つの端面に直管型の蛍光
灯を設置し、導光体の光出射面上にPETフィルムに屈
折率1.53のアクリル系紫外線硬化樹脂で、頂角63
゜、ピッチ50μmのプリズム列を平行に多数形成した
プリズムシートを、プリズム面が導光体の光出射面側に
向くように載置して面光源素子とした。得られた面光源
素子のバラツキ度(R%)を求めて表1に示した。得ら
れた面光源素子を用いて、そのプリズムシート上に写真
を印刷した透明アクリル板を配置して看板を構成したと
ころ、明るく、均一な看板が得られた。
149μmのガラスビーズ(不二製作所社製FGB−1
20)を用いて、ステンレス板から吹付けノズルまでの
距離を10cmとして、吹付け圧力4Kg/cm2 でブ
ラスト処理を行った。コノステンレス板の型を用いて、
10mm×600mm×300mm、10mm×600
mm×620mm、4mm×600mm×488mmの
3種類の透明アクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によ
って粗面を転写し導光体とした。得られた導光体の平均
傾斜角度(θa)は2.9゜であった。実施例1と同様
にして面光源素子を組み立て、得られた面光源素子のバ
ラツキ度(R%)を求めて表1に示した。得られた面光
源素子を用いて、そのプリズムシート上に写真を印刷し
た透明アクリル板を配置して看板を構成したところ、明
るく、非常に均一な看板が得られた。
(不二製作所社製FGB−200)を用いた以外は、実
施例4と同様にして10mm×600mm×300m
m、4mm×600mm×488mmの2種類の透明ア
クリル樹脂板の一方の表面に熱転写によって粗面を転写
し導光体を得た。得られた導光体の平均傾斜角度(θ
a)は7.9゜であった。実施例1と同様にして面光源
素子を組み立て、得られた面光源素子のバラツキ度(R
%)を求めて表1に示した。得られた面光源素子を用い
て、そのプリズムシート上に写真を印刷した透明アクリ
ル板を配置して看板を構成したところ、実施例7の面光
源素子を用いたものでは、明るく、均一な看板が得られ
たが、比較例1の面光源素子を用いたものでは、光源と
反対側の端面で十分な明るさが得られなかった。
金型を用いて、厚さ4mm、一辺が600mm、他辺が
488mmの透明アクリル樹脂板の一方の表面に熱転写
によって粗面を転写し導光体とした。得られた導光体の
平均傾斜角度(θa)は15.5゜であった。実施例1
と同様にして面光源素子を組み立て、得られた面光源素
子のバラツキ度(R%)を求めて表1に示した。得られ
た面光源素子を用いて、そのプリズムシート上に写真を
印刷した透明アクリル板を配置して看板を構成したが、
光源と反対側の端面で十分な明るさが得られなかった。
にして厚さ10mm、一辺が600mm、他辺が620
mmの導光体を得た。得られた導光体の平均傾斜角度
(θa)は24.0゜であった。実施例1と同様にして
面光源素子を組み立て、得られた面光源素子のバラツキ
度(R%)を求めて表1に示した。得られた面光源素子
を用いて、そのプリズムシート上に写真を印刷した透明
アクリル板を配置して看板を構成したが、光源と反対側
の端面で十分な明るさが得られなかった。
1〜7の面光源素子では、光出射面内での輝度のバラツ
キ度(R%)が150%以下と均一性に優れており、案
内標示板や看板等の標示表示装置用の面光源素子として
十分に実用可能なものであった。一方、比較例1〜3の
面光源素子では、光出射面内での輝度のバラツキ度(R
%)が150%を超えるものであり、輝度の均一性が十
分に得られているものではなかった。
と対向する裏面の少なくとも一方の面を、平均傾斜角
(θa)が0.5〜25゜の凹凸面からなる梨地面とす
ることによって、高い明るさを有するとともに、光出射
面内での均一な輝度分布が得られ、案内標示板や看板等
に使用される種々の標示装置用として適した面光源素子
を提供できるものである。
る。
概略図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 光源と、該光源に対向する少なくとも一
つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する
導光体と、導光体の光出射面に載置された光変角シート
とからなり、該導光体の光出射面およびその裏面の少な
くとも一方の面が平均傾斜角(θa)0.5〜25゜の
凹凸面からなる梨地面から構成され、導光体の光出射面
における輝度のバラツキ度(R%)が150%以下であ
ることを特徴とする標示装置用面光源素子。 - 【請求項2】 導光体の光出射面あるいはその裏面に形
成された梨地面が、平均傾斜角(θa)0.5〜7.5
゜の凹凸面からなることを特徴とする請求項1記載の標
示装置用面光源素子。 - 【請求項3】 請求項1記載の面光源素子の光出射面側
に標示板を配置したことを特徴とする標示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9015716A JPH09329714A (ja) | 1996-02-01 | 1997-01-29 | 標示装置用面光源素子および標示装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-16930 | 1996-02-01 | ||
JP1693096 | 1996-02-01 | ||
JP9015716A JPH09329714A (ja) | 1996-02-01 | 1997-01-29 | 標示装置用面光源素子および標示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09329714A true JPH09329714A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=26351912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9015716A Pending JPH09329714A (ja) | 1996-02-01 | 1997-01-29 | 標示装置用面光源素子および標示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09329714A (ja) |
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1997
- 1997-01-29 JP JP9015716A patent/JPH09329714A/ja active Pending
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A521 | Written amendment |
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